液体中光击穿所激发声场的方向性研究

从液体中光击穿所激发声场的柱体模型和靶盘模型出发,运用声学基础的理论原理,提出了等离子体椭球模型,对光击穿所激发声场的方向性进行了理论研究.通过MATLAB仿真得到此声场的方向特性图,进而分析和比较了能量不同、照射区域大小不同的激光束所激发声场的方向性.研究表明等离子体椭球模型更符合实验情况.     

液体中光击穿所激发声场的理论研究

以液体中光击穿所激发声场为研究对象,在等离子体椭球模型的基础上,为方便理论计算,简化等离子体椭球模型,提出了等离子体椭圆盘模型,对光击穿所激发声场进行了理论研究.得到了等离子体椭圆盘辐射声场的声压规律,并利用椭圆坐标变换,依据马修函数特性和模态的正交性,求得了等离子体椭圆盘振动位移的解析表达式.     

液体中光击穿所激发声场的理论研究

以液体中光击穿所激发声场为研究对象,在等离子体椭球模型的基础上,为方便理论计算,简化等离子体椭球模型,提出了等离子体椭圆盘模型,对光击穿所激发声场进行了理论研究.得到了等离子体椭圆盘辐射声场的声压规律,并利用椭圆坐标变换,依据马修函数特性和模态的正交性,求得了等离子体椭圆盘振动位移的解析表达式.     

液体中光击穿阈值的研究

从等离子体中自由电子密度速率方程出发,考虑到脉冲激光在聚焦区域的特征以及液体中光击穿的实验情况,提出了等离子体椭球模型.通过该模型的建立,对自由电子密度速率方程中电子扩散速率进行了修正,在理论上得到了光击穿的阈值.结果表明,等离子体椭球模型计算出水的击穿阈值更符合实验情况.     

液体中光击穿阈值的研究

从等离子体中自由电子密度速率方程出发,考虑到脉冲激光在聚焦区域的特征以及液体中光击穿的实验情况,提出了等离子体椭球模型.通过该模型的建立,对自由电子密度速率方程中电子扩散速率进行了修正,在理论上得到了光击穿的阈值.结果表明,等离子体椭球模型计算出水的击穿阈值更符合实验情况.     

水下光击穿所激发的声场的方向特性

本文对水中光击穿时所激发的声场的指向特性进行了理论和实验研究。理论分析是根据下述模型:一系列含等离子体的球形小腔体均匀分布在一条短直线段上,并且每一个腔体可看作是一个点脉冲声源。文中给出了声脉冲信号幅度与宽度和接收方向之间的理论关系式,理论分析较好地描述了实验测量结果。     

低温氩等离子体中的单探针和发射光谱诊断技术

使用静电探针和发射光谱分析方法，测量了实验室圆柱形辉光等离子体轴向I-V曲线和发射光谱.通过电子能量概率函数方法、Fermi-Dirac模型、低气压放电的Schottky扩散理论，分别计算了等离子体的电子温度、电子激发温度和电子密度.研究了利用等离子体发射光谱计算电子激发温度、低气压放电理论估算电子密度的方法与静电探针诊断方法的内在联系，讨论了不同方法的使用特点.所研究的方法在某些特殊环境的等离子体参数诊断中具有较好的参考和应用价值. 关键词： 静电探针 发射光谱 电子能量概率函数 Fermi-Dirac模型     

激光超声的多模式合成孔径聚焦成像仿真分析*

针对激光超声体波在检测材料内部缺陷时反射信号弱、信噪比较差的问题,提出了一种基于激光超声的多模式合成孔径成像方法。通过耦合激光激发超声方向性、干涉仪探测超声方向性、超声波与缺陷作用后声场分布方向性得到声场灵敏度图,再根据声场灵敏度图和不同模式波的传播特性预测不同位置分布缺陷的最佳成像模式波,从而使用多模组合的合成孔径成像方法对缺陷成像。使用有限元方法对该成像过程进行数值模拟来验证其可行性,成像结果与理论预测一致。采用这一缺陷成像方法可减小盲区,消除伪像,从而提高图像质量。     

高频调制电弧的声学特性及其细化焊缝组织的应用

以等离子体电弧作为声源,利用高频电流进行调制,激发电弧可以产生超声波。研究了高频调制电弧的激发特性和声场特征,发现调制电弧所发射超声波在激励频段内呈现平坦的幅频特性,激励电流是影响电弧超声强度的主要因素,声压幅值与电弧等离子体流力的变化量成正比,声场呈现轴向强两侧弱的特征。同时介绍了利用电弧激发超声波在改善焊缝组织性能方面的应用。     

激光诱导煤粉等离子体的特性研究

本文研究了煤粉形态对于激光诱导煤粉等离子体特性的影响,以指导应用激光感生击穿光谱进行煤质测量时最佳样品形态的选择.建立了一套激光诱导击穿光谱的实验台架,对同一煤种的4个不同粒径范围的粉状样品进行激光激发与光谱分析,利用钙原子不同跃迁能级发射谱线的强度分布计算了0.3～0.5μs区间内的等离子体温度,并依据谱线Stark展宽与电子密度的关系得到了等离子体的电子密度.再对激发不同粒径煤粉样品产生的等离子体温度与电子密度进行了对比.实验证明,煤粉粒径越小,等离子体温度越高且电子密度越大,也即样品的等离子化程度越高,越有利于煤中元素的定量分析.     

Design of sonar transducer based on the laser-induced sound

A design of a kind of sonar transducers was presented. An experimental system was developed for producing the sound signal based on the laser-induced breakdown and bubble oscillation. The power spectrum and the ambiguity function were analyzed. The range resolution and the Doppler resolution constant of the sound signal were determined. It is basically proved in theory that both the range resolution and directivity of the sonar transducer are very high. The transducer can be a sound source of high-resolution sonars.     

有限振幅声波间的非线性相互作用对声源远场指向性的影响

根据Fenlon理论推导得到了多频声源的辐射声压.基于单频声源谐波指向性的求解方法,得到了二阶近似下的双频声源辐射出的声波相互作用时的远场指向性.分别研究和讨论了在初始辐射声压和频率不同情况下,两列波的相互作用对其中一列波的一阶波和二阶波远场指向性的影响.结果表明,声波间的相互作用对声源远场指向性的影响根据各波之间的相对初始辐射声压和相对频率的不同而有所变化. 关键词： 有限振幅声波 非线性相互作用 远场指向性     

激光致声换能器的实验与应用论证

设计制造了激光致声发射换能器,并进行了水槽实验,测量、计算了激光声信号的距离分辨力、声源级、指向性函数、指向性指数,分析了实验值与理论值误差产生的原因;计算了噪声背景和混响背景下对目标的探测距离;从理论上论证了探测沉底目标的可行性;分析了该换能器的信息传输速率、指向性和通信距离.     

内部体积源作用下的圆柱壳内外声场特性

圆柱壳内各型体积源辐射噪声特性研究是声场建模和声场预报的前提.为了研究具有指向性的大尺度体积源特性对水下航行器结构内外声场的影响,本文结合薄壳理论、等效源和柱腔Green函数构造了体积源激励下的壳体振动耦合方程,研究了体积源表面声散射作用和指向性强弱对圆柱壳内外声场的影响.数值计算结果表明,体积源构造的准确性与其等效源位置有关,等效源配置在体积源几何中心与其结构表面之间0.4—0.6时,可以提高声场计算结果的准确性;大尺度体积源表面的声散射作用会导致壳体内部声场结构发生改变,内声场声腔共振峰发生偏移,并且在部分频段引起较强的声透射现象;此外,体积源指向性变化对壳体内外声场强弱影响较小,其显著作用表现在改变了外辐射声场的远场指向性.该研究结果对噪声预报和控制有一定的参考价值.     

A computational method of evaluating noncompact sound based on vortex sound theory

A numerical investigation is made of the production of sound by turbulence interacting with a noncompact body. The problem is formulated in the frequency domain by extending the theory of vortex sound proposed by Howe. The anomalous "numerical" generation of sound by the sudden termination of Lighthill's stress tensor at the outer boundary of a finite computational domain is avoided by identification of "scattered" sound sources that generate sound principally by interaction with the solid surface. It is argued that the boundary element method is the most efficient means of computing the aeroacoustic Green's function for the problem, because it requires a minimum of CPU time, is not prone to numerical errors such as dispersion and dissipation during propagation, and the radiation condition is easily applied at the outer boundary. The method is applied to the problem of sound generation by high Reynolds number flow past a circular cylinder. The "scattered" sources are shown to be confined to the vicinity of the cylinder surface. At low frequencies the radiation has a dipole-like directivity in agreement with the compact approximation. However, the directivity is quite different at high frequencies, where our noncompact method predicts a more complicated "leaf-like" radiation pattern.     

Spatial coherences of the sound pressure and the particle velocity in underwater ambient noise

The spatial coherences were investigated between the sound pressure and the three orthogonal components of the particle velocity in underwater ambient noise. Based on the ray theory, integral expression was derived for the spatial coherence matrix of the sound pressure and the particle velocity in a stratified ocean with dipole noise sources homogenously distributed on the surface. The integrand includes a multiplying factor of the vertical directivity of the noise intensity, and the layered ocean environment affects the spatial coherences via this directivity factor. For a shallow water environment and a semi-infinite homogenous medium, the coherence calculation results were given. It was showed that the sound speed profile and the sea bottom could not be neglected in determining the spatial coherences of the ambient noise vector field.     

含损伤黏弹性阻尼加筋层合板声功率和指向性变异*

该文旨在研究损伤位置和程度对自由阻尼加筋层合板声辐射功率和指向性的影响。基于Mindlin和Timoshenko梁理论,建立了自由阻尼层合板-梁组合结构有限元模型。数值求解四边简支边界条件自由阻尼加筋层合板振动响应,继而通过Rayleigh积分计算加筋层合板辐射声功率和指向性。将计算得到的前4阶模态固有频率、声辐射功率与指向性与已有文献进行了对比基本一致,验证了数值模型的正确性。最后,详细讨论了损伤位置和程度对自由阻尼加筋层合板固有频率、振型、声辐射功率和指向性的影响,结果表明：随着结构损伤程度的增大,声辐射功率峰值向低频移动,在更多角度上出现明显的指向性;声辐射功率和指向性对损伤位置比损伤程度更加敏感。     

微型扬声器摆动模态对其辐射声场的影响*

与传统电动式扬声器单元相比,微型扬声器单元由于缺少定位支片等部件,更容易受到摆动模态的影响。该文利用激光传感器采集微型扬声器单元振膜各点振动位移,通过理论计算,从辐射声压级、辐射指向性等角度探究矩形微型扬声器单元摆动模态对其辐射声场的影响。经过研究发现,摆动模态会造成微型扬声器单元频响凹陷、中低频存在指向性等现象,对其辐射声场产生明显的影响。     

Estimation of the far-field directivity of broadband aeroengine fan noise using an in-duct axial microphone array

This paper presents a measurement technique for estimating the far-field directivity of the sound radiated from a duct using measurements of acoustic pressure made inside the duct. The technique is restricted to broadband, multi-mode sound fields whose directivity patterns are axi-symmetric, and whose modes are mutually uncorrelated. The technique uses a transfer function to relate the output from an in-duct axial beamformer to measurements of the far-field polar directivity. A transfer function for a hollow cylindrical duct with no flow is derived, and investigated in detail. Transfer functions for practical cases concerning aeroengine exhausts are also presented. The transfer function is shown to be insensitive to the mode-amplitude distribution inside the duct, and hence can be used to predict the directivity in practice where the noise source distribution is unknown. The technique is then validated using a no-flow facility, and is shown to be able to predict variations in the far-field directivity pattern and also estimate the far-field sound pressure levels to within 2 dB. It is suggested that the proposed technique will be especially useful for fan rig experiments, where direct measurement of directivity, for example by use of an anechoic chamber, is impossible.     

薄壁球形导流罩对矢量水听器接收性能的影响

在实际使用时,为了减小流噪声对矢量水听器的影响,将其放置在流线型较好的导流罩内,因此对导流罩内矢量声场的计算是非常必要的。以水下弹性球壳为研究对象,从理论上研究了弹性薄球壳声透射对矢量水听器声场测量的影响;推导了平面声波对弹性球壳声透射的矢量声场数学表达式,计算了不同壳体参数下内充水弹性球壳的声透射矢量声场对矢量水听器各通道声波接收响应幅值和相位以及各通道接收指向性的影响。理论分析表明,弹性薄球壳透射声场对矢量水听器接收声场的影响与壳体机械阻抗和水听器安装位置密切相关,水听器安装偏差对其声场测量影响比较大。