输气管道声波法泄漏检测技术的理论与实验研究

为探究输气管道声波法泄漏检测技术的基本原理和研究方法,建立了输气管道泄漏仿真模型和实验模型。首先,研究输气管道发生泄漏时声波产生机理,从而明确声波法泄漏检测技术的工作原理;其次根据声波法泄漏检测的原理建立Fluent仿真模型,通过CFD软件模拟输气管道泄漏得到流场和声场,得到声波信号特征;再次根据声波法泄漏检测的原理搭建实验管道,设计完成声波信号数据采集终端,并在仿真结果指导下完成输气管道泄漏检测实验,采集得到实验数据并进行分析,得到泄漏时声波信号特征并对仿真结果进行验证;最后对比多工况条件下的实验结果和仿真结果,分析不同工况条件对压力波动值的影响规律,从而总结输气管道声波法泄漏检测的仿真与实验研究方法,为声波法泄漏检测的实际工程应用提供理论基础。研究结果表明:输气管道泄漏产生的声波来源于泄漏时气体不稳定流动产生的偶极子声源和四极子声源;仿真模拟和实验研究的方法都可以完成声波法泄漏检测技术的研究,可以对声波法泄漏检测技术的推广和工程应用提供强大的理论支持和可行性保证。结论是:声波法泄漏检测技术可以很好的检测输气管道泄漏,是一种灵敏度高,检测时间短,值得推广的方法。     

不同条件的声波对果蝇行为影响的实验研究

利用声波不同频率、声强及作用时间3个因子,研究了声波辐照对果蝇行为的影响。通过正交实验得出声波对果蝇行为影响的主次因素及最优水平搭配,并按照最优水平搭配进行了验证实验。实验结果表明:(1)果蝇在声波辐照下,其行为会做出趋避反应、觅食被抑制。(2)本次正交实验的声波辐照因子中,声压级和频率是主要因素。(3)按最优水平搭配因子声波辐照果蝇,果蝇有显著的趋避行为反应,有效趋避率达到22.48%。     

水中声速测量实验的模型修正

在共振干涉法和相位比较法测量介质的声速实验中,通常的实验模型是考虑发射声波与在接收换能器上反射的声波进行叠加,在特定条件下形成驻波.然而在水中的声速测量中,实验现象与该模型不完全相符.考虑声波在发射和接收换能器间的多次反射,同时叠加声波在水-空气界面反射的影响,提出了修正模型并进行Mathematica仿真.结果表明液面高度对实验现象有较大影响.     

水下声辐射激励水表面声波的特征参数测量

采用激光干涉方法对水下声辐射激励水表面声波的特征参数频率和振幅进行了测量研究。从理论上对水表面声波激光相干测量信号的频谱构成进行了分析,在此基础上提出了水表面声波两个重要声学参数频率和振幅的解算方法,并通过数值仿真进行了验证。搭建了一套简单的激光干涉测量实验系统,对不同频率和声压激励的水表面声波进行了测量实验,验证了水表面声波频率和振幅解调方法的准确性。对水表面声波横向传播的振幅衰减现象进行了初步的实验研究,结果表明水表面声波的频率越高,振幅的横向衰减越快。研究表明激光相干检测方法能够准确地实现水表面声波振幅和频率的测量。      

声学实验‘共鸣管’的改进——声的驻波和行波

从老的物理实验“共呜管”的启发下改变为现在可闻声波的波动实验。在实验原理上避免了以空气柱的共振为必要条件,并且大大地丰富了有关波动的实验内容。本实验不仅能测定空气中声波的波长和声速,以及能显示驻波的振幅分布,并且试验成功用相位比较法显示驻波中各点振动的相位关系。后者两个内容可能是本实验的特点。在实验装置中采取措施以防可闻声波的相互干扰。本实验只要在装置上略加改变就能用行波相位比较法测定声波的波长和声速。     

声波干涉实验及分析

声波干涉实验及分析牟毅伯（贵州省教学仪器公司）在高中和普通物理教学中，声波的干涉实验很重要，应视它为光波干涉实验的前导．目前，由于激光器的问世，光波干涉实验已俯拾可得，但效果好的定量的声波干涉实验对物理教学是很需要的．本文介绍一种声波干涉的定量实验，...     

Y旋转切割石英基片上的准纵漏表面声波

在理论和实验上对Y旋转切割石英基片上的准纵漏表面声波(快速声表面波)的传播特性作了比较全面的研究。准纵漏表面声波的相速度可以达到6200m/s～7100m/s,是常规声表面波相速度的两倍,接近纵波速度。理论计算和实验结果均表明:在Y旋转切割石英基片的某些传播方向上,准纵漏表面声波的束偏向角和延迟温度系数均较小。例如,沿欧拉角(0°,155.25°,42°)方向的准纵漏表面声波的相速度和延迟温度系数的实验测量值分别为6201m/s和12.9 ppm/℃。实验还表明,放置于基片表面的液体对准纵漏表面声波的吸收不大,说明此种声波质点振动集中在传播方向(沿表面方向),具有纵波的性质。     

用光声效应产生声拍

报道了用光声效应产生各种不同频率的声波，并用这些声波相干叠加产生声拍的实验原理，方法和实验结果。     

可吸入颗粒物在驻波声场中运动的可视化研究

采用可视化实验的方法,拍摄可吸入颗粒在驻波声场中的运动轨迹.根据拍摄结果,分别采用标尺测量、颗粒重力沉降特性和声波夹带特性计算颗粒粒径.实验表明,可吸入颗粒在声团聚室中受到声波夹带、重力作用和粘性力的影响.计算结果说明,利用声波夹带特性可以准确计算颗粒粒径,颗粒的漂移现象是由漂移力引起.     

井中动电信号的实验测量与分析*

动电效应测井是一种具有潜在应用价值的油气勘探方法。本文针对小尺寸的砂岩模型井,在实验室内建立了动电测井的实验探头和实验测量系统,进行了声波测井和动电测井的实验测量研究工作。记录了单极源在井中激发的声波信号以及声波传播时诱导的动电转换信号,分析了井中动电信号的传播特性。此外,在实验模型的基础上进行了声波/动电测井的数值模拟研究,并将模拟结果和实验测量结果进行了对比,两者吻合很好。本文研究验证了动电测井理论模拟和实验测量结果的正确性,以及动电测井方法的可行性。     

声速测量实验原理讨论

对空气中声速测量实验原理进行了讨论,考虑了空气对声波的吸收,分别用平面波和球面波表示发射探头和接收探头之间的声波,导出了接收声压的表达式,分析了声压随探头间距的变化规律.结果表明,尽管声场不是理想驻波,但声压极值随探头间距按半波长周期性的变化规律与驻波共振原理得到的结论相一致,然而3种原理在解释接收声压幅值衰减规律时存在差异,其中球面波原理与实验现象最吻合.     

驻波法测量声速实验的讨论

根据声波在2个换能器之间多次反射和声波在空气中的衰减,研究了驻波法测量声速实验中接收器输出信号随接收器到发送器间距离的变化.理论推导结果表明:声波在一般情况下不是严格的驻波,但是当反射比接近-1时则是双曲函数形式的驻波,这与实验测量结果一致.只有接收器到发送器的距离比较远,反射比接近-1时,才能得到几乎理想的驻波.     

超声声速测定实验中几个问题的研究

本文研究了超声声速测定实验中声波振幅的衰减规律．实验结果表明声源发出的是球面波．同时,还介绍了用双踪示波器的多种功能测量超声波长的基本方法     

驻波法测定超声波声速实验的探究

本文推导了驻波法测超声声速实验中合成声场的位移波动方程、声压波动方程及两者之间的关系。进一步剖析合成声场的性质,从而获得对合成声场更加客观的认识。     

驻波声场中悬浮临界密度及稳定性研究

本文以声场中物体为研究对象,理论上得到行波和驻波场中的声辐射压力方程.在驻波声场中引入临界悬浮密度概念,可作为物体能否在非线性声场中悬浮的判据,同时给出谐振腔移动速度的最大范围.更进一步,以实验参数作为数值计算的输入来指导实验,并结合实验结果讨论了驻波声场中样品密度和大小、发射面和反射面形状以及两者之间的距离、反射面的尺寸等因素对物体悬浮稳定性的影响,发现当物体尺寸和密度确定时,调控好谐振腔的长度,增加波腹处的声压是提升声悬浮稳定性的有效手段.     

水下等离子体声源的冲击波负压特性

基于修正的Rayleigh气泡脉动方程对水下等离子体声源放电产生的 强声冲击波的传播过程进行了分析; 利用Euler方程作为控制方程组, 建立了水下等离子体声源的聚束声场模型, 通过仿真计算获得的传播云图对冲击波负压的形成机理进行了直观的理论分析. 结果表明: 经过聚能反射罩反射汇聚得到的聚束波在反射稀疏波和水的惯性作用下, 聚束波周围水域产生了拉伸, 形成负压区, 如果拉伸力大于水的抗拉上限, 就会使得水中形成不连续现象, 即出现空化气泡; 此外聚能罩边缘处产生的衍射波进一步加剧了负压的产生, 边缘衍射波最终与拉伸波叠加, 使冲击波负压达到最大值; 通过对比仿真波形和实验波形, 从而验证和进一步揭示了冲击波负压的形成原因. 研究结果对认识水下冲击波的传播规律和进一步改进等离子体声源的设计具有指导意义. 关键词： 等离子体声源 冲击波负压 聚束声场模型 气泡     

基于锁定放大器的声速测量法

介绍一种用锁定放大器替代示波器确定声波相位,进行声速测量的方法.利用锁定放大器的高灵敏度、高信噪比的特点,能有效地提高实验装置的抗干扰性和测量准确度,被测量对象也可由原单一频率的超声波改变为任意频率的声波.本实验不确定度<5%,若采用更精密的仪器,实验不确定度很容易达到0 5%.     

Vibrational wave analysis of infinite damaged beams using structure-borne power flow

In the view of structure-borne sound, vibrational wave analysis of infinite beam structures with a transverse open damage by means of vibrational power flow is investigated. In this paper, the damage is modeled as a joint of a local spring with a constant value that is deduced from the relationship between the strain energy and stress intensity factor in fracture mechanics, then the input power flow and transmitted power flow of perfect and dmaged beams are computed. The results show that the vibrational power flow of damaged beam is highly relative to the degree and location of damage.     

气体火焰驻波演示实验的理论分析

对通过声场使可燃气体产生火焰驻波的波形进行研究,得出火焰驻波在波节处(固定反射端)出现火焰,在波腹处几乎不出现火焰的结论,理论分析与实验观测相符.     

声波多普勒效应演示实验

利用声波多普勒效应导致声强变化的特性,设计了声波多普勒效应实验装置,该装置将声音信号转变成电信号,并用信号大器进行放大,驱动发光二极管发光演示了声波的多普勒效应.