凸形弧线旋转曲面声透镜研究

通过对凸形弧线旋转曲面声透镜在不同面形参数下的声场的数值计算,研究了透镜面形参数与其声场分布特特间的关系,证实透镜面形参数对声场分布有明显影响,根据在声场中尽可能长的距离范围内,获得声束宽度较小,旁瓣水平适中的声束的要求,提出了透镜的优化面形参数,结果得到实验验证。     

声透镜波束形成技术

介绍了研发的声线追迹程序和声场计算程序对声透镜波束形成的仿真结果,并与实际的透镜波束形成结果相比较。结果表明,仿真程序能够很好的模拟不同角度的入射声束的聚焦位置、波束宽度以及相对幅度,可以用于声透镜设计,大大减少声透镜制作过程中反复通过实验修改透镜参数的次数。     

声透镜聚焦声场的有限元仿真

采用有限元软件对物理模型进行仿真,得到声透镜辐射聚焦声场的焦距,并与实测结果进行比较,显示两者吻合较好。     

柱面型声透镜设计及验证

介绍了声透镜波束形成的基本原理和分析方法,分析了柱面型声透镜的设计方法。用ZEMAX光学软件设计并用ABS塑料制作了一个组合声透镜,在水池中完成其多个参数的测量。在频率500kHz和20°的视场范围内该声透镜的角度分辨率为l°。实验结果表明,该声透镜系统的波束宽度、旁瓣高度和视场范围均达到了设计要求．并很好的验证了柱面型声透镜的聚焦性能。     

带凹槽平板型声透镜聚焦性能的理论分析与数值模拟

基于相位补偿和惠更斯-菲涅尔原理,利用理论分析和数值模拟的方法,研究了一种带凹槽的平板型声透镜,讨论了凹槽个数、声透镜材料等参数对声透镜聚焦性能的影响。结果表明:优化后的菲涅尔声透镜聚声效率理论上可达40%,放大倍数约为7倍,是一种较为高效、成本低廉的新型声透镜。     

有限元与声辐射模态的薄板声辐射灵敏度分析

采用有限元与声辐射模态方法研究了薄板声辐射的灵敏度。应用有限元方法求出结构的速度分布后,利用Rayleigh积分求出薄板的声压,然后将薄板的声辐射功率表示为薄板速度分布的正定厄米特二次型;将薄板的声辐射功率对设计变量求偏导,薄板声辐射的灵敏度转化为阻抗矩阵的灵敏度与速度分布的灵敏度,最后通过声辐射模态理论和有限元方法可以分别求出结构阻抗矩阵的灵敏度与速度分布的灵敏度。以四边简支的薄板作为数值算例,对所提出的方法进行了验证。     

声发射信号在圆柱型波导杆中的传播特性

选用5种长度、两种直径的圆柱型波导杆,分别在其端面圆心、圆周表面上进行断铅试验。并对比分析了不同长度、直径的波导杆对接收声发射(AE)信号的幅度、时域波形、幅频特性产生的影响。结果表明:随着波导杆长度的增加,端面圆心、圆周表面上声发射信号的幅度都有衰减趋势。其中,端面圆心处的声发射信号幅度较圆周表面上的衰减大。相同长度的波导杆,直径越大,接收到声发射信号的幅度越小;而相同直径的波导杆,长度较长接收声发射信号的时域波形图在时间轴上伸展较宽;相同长度、不同直径的波导杆,直径大的对声发射信号有频散作用。     

声呐用圆柱声透镜实验研究

本文是声呐用圆柱声透镜的实验研究总结。概述了圆柱液体声透镜的聚焦能力和指向特性。实验表明,所用透镜能形成较好指向性,旁瓣小于-15dB。     

二维声子晶体异质结声波导特性研究

以二维铝圆柱／空气正方格子声子晶体为研究对象，通过用两列正方散射柱替换原型散射柱构造了异质结，采用平面波法结合超元胞的方法研究了该异质结的声波导特性。结果表明，当f=0．7、fd=0．5，旋转散射柱时，缺陷带出现在-45°〈θ〈45°范围内，数量、位置随旋转角变化，且缺陷带的分布关于（01）方向对称；对于给定的f=0．7，只要方形散射柱对角线在（10）方向的投影小于2．118R时，带隙中就有缺陷带出现，带隙中缺陷带的数量随fd的增加而减少；当fd很小时，缺陷柱的方位、横加面形状对声波导没有影响。     

带缺陷零折射率超常材料的声透射

0引言近年来,声波在超常材料中的传播特性受到了广泛关注。声超常材料作为一种新型人工复合材料其等效声学参数分布可以人为设定从而实现对声波的任意调控。超常材料包含正参数材料[1]、负参数材料[2-3]以及零参数材料[4-7]。各向异性的正参数材料可实现物体的声隐身[1],负参数材料可实现负折射和完美透镜等[3]。除了正、负参数超常材料,研究人员最近也证明了零参数及近零参数声超常材料的存在并将其应用于波阵面调制及弯曲波导等[4-7]。     

聚焦波束形成声图法误差分析

聚集波束形成声图测量方法可以实现近场目标的被动定位．利用该方法接收数据或进行数据处理的过程中必定会有各种误差产生,本文从聚焦峰尺度、阵元偏差、波长等方面对聚焦波束形成声图测量方法的影响进行了分析,经仿真研究与实验数据分析可以得出聚焦波束形成声图法受距离与波长的影响较大,但对于阵元的位置要求不高,利用该方法可以实现近程目标的高精度定位。     

夹层结构声振耦合分析方法

为了研究夹层结构的声振耦合特性,提出了夹层声场的声波导模态展开方法,在此基础上发展了声波导模态展开方法的弱耦合形式,波导边界分别研究了绝对软边界和绝对硬边界两种形式,与结构模态展开方法和声腔模态展开方法及其弱耦合形式作对比,分析了声模态和声波导模态阶数对传声损失计算精度的影响,研究了不同夹层边界条件下夹层结构的声振耦合特性和夹层声场声压的分布情况。计算表明,需要的声波导模态阶数和声腔模态阶数由计算频率段的最高频率决定,最高频率越大,需要的声波导模态阶数和声腔模态阶数也越多;夹层结构的声振耦合特性是结构振动模态和声腔模态综合作用的结果,"梁-空气-梁"共振、驻波共振以及结构共振都会使得结构的隔声性能下降;夹层边界对结构的声振耦合特型有显著的影响;不同的夹层声场处理方法对于相同的物理现象得到的夹层声场分布不完全相同,从声场分布的特点可以反映所发生物理现象的机理。     

气体声学温度计中声波导管的优化设计研究

声波导管的设计是影响声学信号信噪比的关键因素,导管内径越大、长度越短,越利于声波传输,但同时对声学共鸣腔产生更大的扰动。提出了采用变径声波导管降低声波的能量损耗和扰动方法,建立了变径声波导管的衰减和扰动模型,对比分析声学信号在不同尺寸声波导管内的能量衰减和导管对圆柱轴向非缔合声学共振频率和半宽的扰动,获得了优化的导管尺寸,在声波传输能量损失较小的情况下对内长为80 mm圆柱腔体首个轴向非缔合声学共振频率产生的相对扰动在3×10^-5以内,该声波导管的优化设计可为高温气体声学温度计的深入研究提供理论支持。     

结构声辐射的源强声辐射模态分析方法

为了解决不易获取复杂结构振速声辐射模态和利用其计算复杂结构外辐射声场困难的问题,提出源强声辐射模态分析方法。该方法利用简单源积分公式将结构表面连续的源强分布等效为一组简单源源强分布,利用这组简单源源强分布构造了结构辐射声功率2次型表达式,其2次型系数定义一个辐射阻矩阵,辐射阻矩阵的特征向量就构成了源强声辐射模态,从而实现复杂结构总辐射声功率的解耦。只要获得声辐射模态的展开系数,声场中的声压、质点法向速度等声学量都可由源强声辐射模态叠加得到。球形声源和棱台体声源的分析表明：源强声辐射模态保留了传统的声辐射模态优点,更方便解决复杂结构声辐射问题。     

超声透镜声场的数值计算

0引言平面换能器与声透镜结合可以形成有效的聚焦系统。声透镜聚焦换能器在超声显微镜、超声无损检测和成像声纳等方面有着广泛的应用。声透镜一般由曲面和平面共轴排列,由于声透镜材料声速往往大于传播介质声速,因此凹面镜会形成聚焦效果,如何准确计算透镜所形成的声场是声学透镜设计的重要基础。本文依据射线传播理论、混合传播理论和波动传播理论归纳出三种数值计算方法,分别进行声场计算,并与实测结果进行比较。     

深海波导中目标低频声散射特性研究

针对深海环境中目标的主动探测问题,建立了深海波导中目标低频声散射仿真的简正波耦合边界元理论模型。首先仿真了深海波导中Munk声速剖面条件下的声传播特性,然后根据深海波导中的声传播特性,仿真计算了声源位于不同深度时,波导中目标低频散射回波强度随声源与目标之间水平距离变化的特性。仿真结果表明,当声源深度为100 m(近海面)与1 400 m(声道轴)时,受完全声道的影响,在会聚区附近范围内散射回波强度较大;声源深度为4 900 m(近海底)时,受直达波与一次海面反射波的影响,在中近距离(小于40 km)范围内散射回波强度较大;对于接收水听器而言,置于临界深度以下时主动探测的距离更远。     

有限声束在固体板表面的声反射

采用将有限声束分解为一系列平面波的方法，对有限声束在液体－固体板－液体结构中的声反射问题进行了分析和计算。当有限声束以平面波反射系数相位为１８０°时的入射角入射时，在固体板表面反射的声束沿板表面存在显著的移动和展宽现象。本文的有关结果，对进一步研究有限声束在板状结构表面的声反射具有积极意义。     

文物建筑苏公塔广场声景观的研究性保护策略

以文物建筑保护为核心理念,介绍苏公塔广场声聚焦景观形成机理,在完整保持广场原有风貌的前提下,通过现场测试、计算机模拟验证方法提出适当的修缮和改造手段,并通过主观测评发现改建后的声聚焦现象更为显著。此次对苏公塔前广场的成功修缮,全面提升了其文物价值和旅游价值,既具有学术意义,又实现了旅游价值。     

潜艇声隐身状态快速评估研究

针对以往潜艇水下辐射声计算时间长,实时性不强的缺点,通过类柱体结构模拟潜艇舱段,研究其辐射声状态快速评估方法.利用加速度传感器测得水下类柱体结构表面振动信息,快速估算出其辐射声压,抽取分析频段内各个1/3Oct的频带声压级,作为辐射声的特征向量.并通过事先训练好的模糊支持向量机分类器,对辐射声特征向量进行识别,快速评估出当前的声隐身状态.探讨了一种潜艇声隐身状态快速评估的实现方法.     

用边界元法计算有反射面的结构体声辐射

本文在采用边界元方法计算无限域中任意形状结构声辐射的基础上,通过重新推导适用于半无限域问题的Ｇｒｅｅｎ函数,对存在反射面时结构的声辐射情况进行了研究并编制了相应的计算机程序;在此基础上,对放置在刚性反射面上的均匀脉动球的辐射声场进行了计算,与相应的解析解进行了比较并对计算误差作了分析。