基于四维切片图的相控阵超声辐射声场研究

声束聚焦是超声相控阵区别于常规超声检测方式的主要特点之一。该文研究了单源矩形换能器与一维线阵的辐射声场。在四维切片图的基础上详细分析了频率、阵元数和阵元间距对声束聚焦时焦斑和焦深的影响,进而分析了对检测分辨力和声压值的影响,换能器参数的优化结果对于相控阵探头的优化设计具有一定的参考价值。     

曲面超声换能器近声场指向性研究

通过结合物理声学原理推导出曲面结构及其等效动态相控阵列超声换能器所形成的近声场分布,并利用数学软件对超声近场声压进行近似数值仿真。通过分析比较各声场指向性的仿真结果表明,在给定的工作频率和介质条件下,对比于平面结构,二维半圆球壳的曲面压电晶片或等效相控阵元阵列结构的超声换能器在近声场可实现高强度聚焦,同时近声场焦点处的横向/纵向分辨率都达到最佳,旁瓣/栅瓣抑制也达到最大。最后给出了在曲面阵列优化设计方面一些有价值的规律。     

基于小型阵列探头的声波分离方法研究

声级计等现有的声压在线测量工具并不能够抑制干扰噪声对测量精度的影响,针对这一问题提出了一种基于小型阵列探头的声波分离方法,该方法以球波函数叠加逼近理论作为分离算法的基础,可应用于噪声环境下目标对象辐射声压的简易快速准确测量。为验证该方法的可行性,设计了一个由5只传声器组成的小型立体阵列探头,在含有干扰声源的声场中,通过对探头所测得的复声压信号进行声波分离算法处理,便可将测量对象辐射的声波从存在干扰声波的声场中分离开来。数值仿真及实验结果表明,通过该方法可以简易快速地得到较好的声波分离效果。     

层状多界面的超声相控阵换能器声场研究

针对层状多界面粘接检测存在的难点,采用相控阵超声检测技术进行研究.建立了矩形换能器的辐射声场模型与声束聚焦偏转的时间延迟计算方法,实现了对声束的聚焦偏转控制.采用7 MHz的超声相控阵换能器仿真研究了多层介质中声场的特性,从仿真结果得出相控阵超声技术可用来检测层状多界面结构的多界面脱粘情况.     

压电双叠片复合弯曲振动换能器辐射声场研究

采用瑞利法对固定边界条件下双叠片复合弯振换能器进行理论研究,在计算谐振频率及位移分布函数的基础上,利用声场迭加原理推导出双叠片复合弯曲振动换能器辐射声压及其指向性表达式,数值计算分析了复合换能器结构参数对指向性的影响,并与相应活塞板指向性进行比较。结果表明,复合弯曲换能器各结构参数对声场指向性会产生不同影响,当其他参数给定,其声场指向性具有无旁瓣,瓣角大,声压作用距离短,频率增大时指向性瓣角变小等特点。     

超声相控阵输出声场优化及仿真

为使超声相控阵在输出平面上的声压输出达到较好的分布模式,本研究通过预先设定相控阵输出面上的声压分布形态,然后利用迭代算法来求解超声相控阵驱动向量,最终实现了超声相控阵在输出平面上声压输出的有效控制,并通过计算机仿真对这种算法进行了验证。     

基于空间冲激响应的圆形换能器辐射声场研究

基于空间冲激响应的稳态声压场理论,从选取距离函数出发,建立了单阵元圆形平面换能器声场中任一场点处的基于傅里叶变换的冲激响应声场模型,该模型适用于声场中的任意位置。并运用Matlab仿真了换能器的轴向与径向声压分布,且在圆形换能器冲激响应的声压分布实验系统上进行验证,实验结果与仿真得到的声压场具有很好的一致性。实验验证表明,仿真结果可准确反映圆形换能器的空间辐射声场分布。该方法计算快捷,对于优化圆形换能器设计参数及提高超声成像检测分辨率有重要参考意义。     

薄板结构开裂特征声-振响应的实验研究

通过对薄板的振动及近场声场的测量探讨不同开裂特征对薄板结构的振动特性及近场声场响应的影响。首先对具有不同开裂形状、尺寸、位置的薄板结构进行了模态仿真计算,得到理论模态振型。然后通过激光测振仪进行振动实验,实验分析开裂薄板的结构模态,同时布置传声器列阵测量近场声压,通过近场声全息理论重构薄板表面声压分布。最后对比开裂薄板理论模态形状与实验测量结果,分析开裂特征对薄板结构的振动特性及近场声场响应的影响。分析结果表明开裂特征对薄板结构的固有频率和振型有明显影响,同时薄板的声响应跟薄板的振型密切相关。     

平面扬声器激励矩形小室声场有限元数值分析

基于有限元方法,建立了平面扬声器与封闭矩形小室内空气的耦合模型,分别就小室内壁敷设吸声材料和平面扬声器安装位置对小室声场分布的影响进行了研究。结果表明：适当增加小室内壁的声吸收以增加筒正波的带宽,使声场中各点声压响应曲线更加平坦,但是当吸声系数超过某一值时,继续增大声吸收对小室声场的均匀性改善并不明显;与点声源安装在矩形的角点上可以得到较均匀和较强的声场不同,当选用平面扬声器做声源时,则扬声器应尽量安装在矩形的中心位置。本结论对平面扬声器激励下封闭声场的设计具有指导意义。     

柱面声透镜声场分析

从惠更斯原理出发,采用点声源合成法对柱面型声透镜声场的分布及声场分布与透镜几何参数间的关系等作了分析.分析表明,如果对声透镜表面的划分足够小,则点声源合成法在一定程度上可用来对声透镜的声场作近似分析,同时发现柱面聚焦声透镜形成的线聚焦声场的分布和焦域声压幅值与声源频率、透镜长度、宽度及其几何半径均有复杂关系.     

波场合成理论下的传声器阵列录音方法研究

应用波场合成理论(WFS)和边界采样定理,首次对交响乐音乐会进行16声道传声器阵列录音的尝试.对DMS边界采样录音原理、全直声系统、DMS相控阵传声器录音做了详细介绍,并对主观评价进行了分析.     

热疗用凹球面状环形换能器的研究

引入负声源，导出了凹球面状环形换能器声场的简洁表示式。通过数值计算，研究了凹球面状环形阵列的阵元几何尺寸、阵元分布和阵元数及激励信号等因素对声场特征的影响，分析了此类阵列的相控聚焦效果。     

High Performance Piezoelectric Microspeakers and Thin Speaker Array System

This paper reports on an improved piezoelectric microspeaker with a high sound pressure level of 90 dB, a total harmonic distortion of less than 15%, and coherence higher than 0.9. The fabricated Pb(Zr,Ti)O₃ (PZT) microspeakers have a thickness of only 1 mm including the speaker frame and an active area of 18 mm×20 mm. To achieve higher sound pressure and lower distortion, the PZT piezoelectric microspeaker has a well‐designed speaker frame and a piezoelectric diaphragm consisting of a tilted PZT membrane and silicone buffer layer. From the simulation and measurement results, we confirmed that the silicon buffer layer can lower the first resonant frequency, which enhances the microspeaker's sound pressure at a low frequency range and can also reduce useless distortion generated by the harmonics. The fabricated PZT piezoelectric microspeakers are implemented on a multichannel speaker array system for personal acoustical space generation. The output sound pressure at a 30 cm distance away from the center of the speaker line array is 15 dB higher than the sound pressure at the neighboring region 30 degrees from the vertical axis.     

不规则辐射面换能器及基阵辐射声场分析

研究了用于声场分析的直接边界元法。采用ANSYS对换能器及基阵进行建模,利用SYSNOISE采用直接边界元法计算了带障板的圆面活塞辐射声场,并与理论值相比较,验证了边界元法的正确性。计算了辐射面外形经过处理的Tonpilz型压电换能器及其不同阵元间隔的4元平面阵的辐射声场和辐射阻抗特性。结果表明,这种计算方法能够为换能器及其阵的设计提供理论依据和参考。     

兰州铁路西客运站候车大厅广播系统声场设计

长混响、超大空间条件下的广播系统声场设计、特别是与扩声清晰度有关的控制与设计比较困难,该情况在铁路站房候车厅的广播系统声场设计中常常遇见。结合兰州铁路西客站站房大厅的建筑、装修等条件,根据该大厅混响时间计算机的模拟结果,比较了采用大型线阵集中分块投射式扩声、传统小型点声源(或声柱)分布式投射扩声、精选点声源分布式投射扩声等几种方式下的扩声声压分布、语言传输指数和辅音损失率的计算数据。采用EASE软件计算结果表明,大型线阵分块式扩声和精选点声源分布式扩声均能达到设计要求。该结论仅对兰州西客站站房大厅有效,但其方法和思路在类似设计可以借鉴。此外,针对兰州西客站站房大厅的规模,提出了声场设计的参考标准和依据。     

脉动柱面声源线阵列远场特性的研究

由均匀柱面声源高频远场声速度势函数，导出了均匀脉动柱面声源线阵列高频远场的声速度势、声压、声强公式及其与指向性因子间的关系，从中可以看出，柱面声源线阵列的远场声强比声柱在同一场点的声强大得多。并对该阵的指向性进行了仿真研究。     

Template matching algorithm of radar beam scan type recognition

Phased array radar has been applied broadly because of its sound performance. But signal of phased array radar is of a wide variety of types. Therefore, recognition of phased array radar is the most puzzling aspect of the whole emitter identification domain. To solve the problem, the article proposes the method that identifies phased array radar by pulse amplitude information, and studies the phased array radar, models transnfit signal of them, and receiving signal by radar countermeasure reconnaissance receiver. From constructing template of pulse train＇s amplitude vector of mechanical scanning radar, computing distance of samples and standard template, finding threshold of the tem- plate matching arithmetic, the article puts forward the template matching algorithm of radar beam scan type recognition to identify phased array radar automatically.