柱状固体复合结构对斜入射超声波的散射

较详细阐述了三层柱状固体复合结构对斜入射超声波的散射理论．厚度远小于声波波长和内层半径的中间圆环可模拟为内外层媒质之间的界面薄层．将声波斜入射时中间国环层力学量的传递矩阵作线性近似展开，我们首次建立了描述界面薄层的三维弹簧物理模型，由此进一步分析了固体界面处的声学边界条件．利用弹簧模型，我们最后从数值上研究了玻璃纤维／铝基复合结构中界面薄层力学参量的变化对斜入射超声散射截面积的影响．     

激波与SF6球形气泡相互作用的数值研究

本文基于大涡模拟方法, 采用高阶精度格式对平面入射激波以及不同反射距离条件下的反射激波与SF₆重气泡相互作用过程进行了三维数值模拟. 数值结果清晰地显示了SF₆重气泡在激波作用下诱导Richtmyer-Meshkov不稳定性过程, 揭示了入射激波以及反射激波在气泡界面聚焦诱导射流的过程, 详细分析了不同反射距离条件下反射激波与SF₆重气泡作用过程及流场结构.     

入射和反射激波诱导重气泡变形和失稳的三维数值研究

 采用大涡模拟方法,对入射激波及其反射激波诱导球形重气泡的变形失稳过程进行了三维数值模拟,利用已有实验验证了计算模型的可靠性,重点考察了反射激波与已经失稳的气泡界面的再次作用,讨论了涡环的形成及其三维失稳的过程。研究结果显示：入射和反射激波与球形重气泡作用产生斜压效应,会在流场中产生旋转方向截然相反的多个涡环;反射激波诱导的涡环具有较小的强度,故更加容易失稳,甚至能完全形成具有流向涡量的复杂小尺度涡结构。     

用物理声学方法计算界面附近目标的回波

用物理声学（KIRCHHOFF近似）方法研究界面附近目标的声散射。导出了计算形态函数或目标强度的积分表示式．所产生的散射场由三部分组成：（1）不存在界面时目标的散射场;（2）入射或散射波之一经受界面反射时的散射场,如同双站散射场;（3）目标相对于界面的镜象产生的散射场,其中入射和散射波都经受界面反射．对于一个自由界面下的刚硬球,数值比较说明本文的方法与严格的解析方法符合良好．本文提供了一种计算沉浸在海面下或躺在海底上的水下目标的回波计算方法．     

电磁超声界面回波瞬时图谱分析与神经网络识别

针对钢板背后多层橡胶粘接结构,选择较佳实验频率值作为电磁声换能器的激励源频率。提取了检测回波的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率三种瞬时参数,将瞬时参数构成三维瞬时图谱定性识别不同粘接状态。将敏感时间窗内的平均瞬时参数组成特征向量,利用BP神经网络进行识别,对训练集与测试集的识别结果表明,该方法可以实现电磁超声界面回波的自动识别与分类,识别正确率不低于95%。     

脱粘界面超声检测信号的小波多分辨率分析与重构

针对钢－橡胶分层粘接结构的超声检测回波信号,利用小波变换的多分辨率时频特性提出了小波特征参数提取算法,据此在对检测信号进行的时间－尺度分布分析基础上,重构出脱粘界面回波信号的时域和频域特征。实验检测结果表明本文方法在现代工业ＮＤＴ＆Ｅ中的应用有着可喜的前景。     

等离子体用于腔体的雷达散射截面减缩的实验研究

 利用荧光灯等离子体管覆盖金属腔体内壁,测量了筒状等离子体覆盖的金属腔体对电磁波的回波衰减。测试结果表明:金属圆筒内壁的等离子体能够有效吸收0.80~1.75 GHz波段的入射波,入射电磁波的回波衰减值为5~25 dB;当入射电磁波频率接近1.75 GHz时,回波衰减最为强烈,在入射角度为10°时,吸收峰值可达26.71 dB,因此选择合适的电磁波入射角度,能够使等离子体对微波的吸收达到峰值。理论分析了影响等离子体对电磁波衰减的主要因素。结果表明：等离子体可有效缩减腔体结构的雷达散射截面面积,因此在进气道等腔体结构的隐身方面具有一定的应用前景。     

FEL振荡器实验中电子束非理想入射和反射镜倾斜引起的三维效应模拟

用３－ＤＯＳＩＦＥＬ程序计算、分析了在自由电子激光振荡器实验中，电子束偏入射、斜入射和反射镜倾斜引起的各种三维效应对振荡器自由电子激光特性影响。     

FEL振荡器实验中电子束非理想入射和反射镜倾斜引起的三维效应模拟

用３－ＤＯＳＩＦＥＬ程序计算、分析了在自由电子激光振荡器实验中，电子束偏入射、斜入射和反射镜倾斜引起的各种三维效应对振荡器自由电子激光特性影响。     

层状介质界面超声检测的理论分析和自适应噪声抵消处理

首先从理论上推导了展状介质超声脉冲回波的解析表达式,对各界面信号进行了分析。指出多层介质超声回波是各界面信号的叠加。应用自适应噪声抵消去除超声回波中的零界面和一界面信号,可以将二界面信号提取出来。对模拟和实测层状介质超声回波信号处理表明,方法是可行的。根据得到的二界面信号的幅度和起始时间,可以对二界面的深度和粘结情况进行评价。     

北极水下声信号跨冰层变化分析

北极海冰阻碍了海水和空气两个空间的信息传输.为获得冰层对水下声信号跨冰层传输的影响,采用三维检波器在北冰洋中心区开展了水下声信号的跨冰层实验.利用水冰界面反射模型和自由冰层Lamb波模型,对水下声信号小角度(小于10°)入射冰层时测量数据进行分析,结果表明:(1)20 Hz～1 kHz声信号入射到光滑冰层时,某些频率声...     

连通的开口和闭口谐振环构成的磁超材料设计

在已有的磁超材料和左手材料结构中,负等效磁导率主要通过开口谐振环、平行短金属线对或者它们的变形结构来实现. 这些结构要求入射电磁波的电场方向平行于基板. 针对这一特点,利用将开口和闭口的谐振环相连通的思想,设计出了入射电磁波的电场方向垂直于基板型的三维磁超材料,并予以实验验证. 该对称结构中金属线线宽的变化对磁谐振频率影响很小,有利于实际的加工和应用. 同时,该结构对于设计三维以及具有极化无关、均匀各向同性等特点的磁超材料和左手材料具有参考价值. 关键词： 磁超材料 谐振环 电场方向     

周期性铜线密排结构的冲击压缩特性研究

对铜线密排结构材料开展了一维平面应变冲击压缩实验与数值模拟研究。利用激光位移干涉仪测量了样品/窗口界面速度剖面,获取了有效的结构冲击压缩实验数据。从样品界面速度曲线可以推断,密排结构冲击压缩时没有形成致密结构,在卸载过程中发生了分层。应用光滑粒子流体动力学方法(SPH)建立了平面铜线密排结构的三维计算模型,计算得到样品冲击加载下的压缩特性,实验和数值模拟得到的界面速度和压力结果吻合较好,为后续开展柱面铜线密排结构的冲击压缩过程研究奠定了基础。     

固体滑移界面的超声评价

为评价固体滑移界面的特性,根据QSM界面模型和粘滞流体的本构方程导出了滑移界面的界面劲度系数及垂直入射到固体滑移界面的超声纵波和SH波的反射系数公式,其中纵波的反射系数与滑移界面层的绝热体积弹性模量、粘滞系数和入射声波的频率有关,而SH波的反射系数与界面层的绝热体积弹性模量和入射波的频率无关。因此,可以用SH波直接评价界面的不同粘滞状态,且不受检测频率的限制。要评价界面的绝热体积弹性模量,则必须增加纵波检测。利用蜂蜜和水模拟不同滑移界面层的声波反射实验验证了上述理论结果。     

超声液位检测频率选择的理论计算和实验研究

非介入式超声液位检测中,中间层介质对反射回波强度有着显著的影响,为得到较强的检测回波信号,发射频率的选择是非常必要的。本文采用传输矩阵方法,对非介入式超声液位检测中声波在多层介质中的传播进行了研究,给出了反射回波声强与入射声波频率之间的关系,从理论上计算得到了最佳入射声波频率。实验结果与理论计算一致,由此为非介入式超声液位检测的频率选择提供了一有效的技术途径。     

粘接界面的非线性弹簧模型及实验验证

研究了纵波及横波垂直入射时在粘接界面处的非线性边界条件。在二阶微扰近似及粘接界面层厚度远小于入射声波长的条件下,给出了严格的界面非线性弹簧模型的表达式。数值计算结果表明,利用该模型得到的透射二次谐波与利用连续性边界条件得到的精确解吻合良好。针对钢(铝)的楔形粘接结构,在纵波垂直入射的条件下对该非线性弹簧模型进行了实验验证。实际测量结果显示该模型具有较高的精度;且被粘物与胶层的阻抗比越大,该模型的误差越小。      

水中有限弹性柱的回波结构

本文研究短脉冲从有限弹性圆柱上的回波结构。强调指出,在倾斜入射情况下回波仍然包括两类散射波:(1)几何散射波,即棱角波。(2)弹性散射波,即与柱体的弹性有关的波。几何散射波是由柱体的几何不连续性反射的波,它基本上与物体的材料无关,利用Kirchhoft近似可以导出刚性柱棱角波的完整表示式。倾斜入射情况下的弹性散射波不同于无限长柱的环绕波。实验观测到两类由弹性表面波的再辐射产生的回波:径向表面反向散射波和纵向表面反向散射波。这是根据回波的出现时间和倾角,以及空气中的对比实验而辨认的。它们是由沿径向和纵向反向传播的Rayleigh波的再辐射产生的。     

交叉传播构型的和频振动光谱

报道和频振动光谱在交叉传播的实验构型下的理论公式推导和实验结果. 在交叉传播的和频振动光谱实验室中,可见光和红外光通过相互垂直的入射面同时照射在界面上,从而避免了对使用同时能够透过可见和红外激光束的光学元件的要求. 这种交叉实验构型能够直接应用到封闭在真空或者压力腔体中的界面,使得在用远红外直接探测金属氧化物及其它低频界面振动模式实验的窗口材料有更多的选择. 这一交叉实验构型的潜在应用包括表面科学、材料科学、基础催化科学以及低温下的分子科学等方面.     

基于矩阵光学的猫眼效应回波特性模型

以基于猫眼效应的激光主动探测为应用背景,针对以往几何光学分析方法研究猫眼效应回波特性中存在的不足,从矩阵光学入手,提出了光学窗口映射的光束传输分析方法,建立了光学系统离焦和光束斜入射条件下猫眼效应回波的形状和能量模型,解决了传统公式中发散角物理意义不正确和无法准确预知回波空间范围的问题。通过搭建模拟的理想猫眼光学系统对模型进行了实验验证,实验结果与模型计算结果符合得很好。该模型及相关结论对于基于猫眼效应的激光主动探测及其防护技术研究具有重要的参考价值。     

横向各向同性柱状复合结构对超声波的散射

首先描述了横向各向同性复合圆柱结构的入射声场、散射声场及内部的驻波声场，然后利用转移矩阵方法导出了求解散射声场的方程组，计算了铝／各向异性界面层／纤维复合结构对斜入射声波的背向散射谱和散射截面积。将柱状复合结构中各向异性界面薄层相应的转移矩阵作渐近展开，建立了模拟这种界面薄层的弹簧模型及界面处广义边界条件。结果表明，模型中劲度常数仅依赖于界面薄层厚度及界面层媒质的弹性常数Ｃｌｌ，Ｃ１２和Ｃ４４，而振子质量与Ｃｌｌ，Ｃ４４，Ｃ１３和Ｃ３３有关。