脉冲法进行超声测量的一种便利装置及其测量方法

本文介绍一种用脉冲法测量超声波传播时间的装置.该装置使用灵活方便,可用反射、透射、液浸等方法测量.其中用两次回波测量,可自然补偿掉延时,无须修正.它不用手动调节临界点,故最适于需实时快速测量的场合.如有需要,它可与计算机联接进行实时数据处理并打印出测量结果.本装置由普通设备组成,价格不昂贵,而测量精度能满足通常要求.与适当结构的换能器配合,可测量固体、液体或生物软组织的声速、厚度及其变化.也能用于测量声衰减或探伤.本文用实例说明了测量方法.     

基于虚拟仪器技术开发的超声弹性模量测量系统

本文利用脉冲回波法，通过声速测量材料弹性模量，基于虚拟仪器技术发挥软件算法的优势提高测量精度。通过研制超声脉冲收发卡，编制弹性模量测量系统软件，开发了超声弹性模量测量系统。     

超声波速度和衰减的综合测量装置

本文描述新研制的一台高精度的超声波速度和衰减综合测量装置,它将脉冲叠加法,脉冲回波重合法和回波选通比较法都组合在一套仪器内,可自动地连续测量声时的微小变化,精度达2×10~(-7);可手动地测量声波渡越时间的绝对值,精度达2×10~(-4);可自动地连续测量超声波在煤质内振幅的衰减量及其随外界(如温度,应力等)的变化,在30dB的范围内精度达到1×10~(-2)。声速和衰减的测量值由数字显示。     

脉冲回波迭加法测声速系统误差修正

本文给出了用脉冲回波迭加法测声速时,超声衍射、声波在界面上反射、样品反射面间不平行产生的系统误差的修正公式和修正方法.     

一种回波重合法装置

超声脉冲“回波重合法”是目前广泛采用的声速测量方法.其原理是:通过对造成任一rf脉冲中两回波重合的扫描频率测量,以确定超声波在样品中往返传播所经历的时间.用这种方法测量超声波传播时间,精度比较高.为了保证和提高这种精度,我们对装置的稳定性、同步、回波重合的分辨本领都作了改进. 在一般的“回波重合法”装置中[1],rf脉冲和驱动回波重合的信号源,稳定性不太高.当载波频率作较大变动时,载波波形易畸变,载波频率也不能直接测量.这些缺点都会影响声速测量精度.对于需作长时间观测的实验,由于载波频率和扫描频率稳定度不够高,还会引起…     

精密声速和超声衰减自动跟踪测试仪

中国科技大学超声检测实验室研制的精密声速和超声衰减自动跟踪测试仪已于去年通过省级鉴定。并投入小批量生产．该仪器在声速和超声衰减的测量原理方面进行了创新，在精密声速的测量中实现了脉冲回波重合法（PEO）和回鸣法（SA）两者优点的兼容，从而实现了精密声速的目动高精度测量癌超声衰减的测量中采取了一系列措施，提高了测量精度．仪器的另一特色是实现了精密声速和超声衰减的同时自动测量，整个测量过程用微机控制，工作软件提供了较强功能，测试结果可以显示、存储、打印，也可以根据测量要求方便地编制特定的测量软件进行定时…     

在PEO法声速测量中确定反射相移时延修正值与判别正确重合的方法

脉冲回波重合法(PEO法)目前已被公认为精密测定声速绝对值的最适用方案。为了使该法所具有的高精度测时能力起到实际效果,必须把其中所包含的反射时延、衍射时延等修正值相应地推求出来,加以修正。至今所广泛采用的反射时延计算方法,在实用上仍有所不便,在理论上也不尽准确,为此,本文进一步作了分析。 本文得出了包括衍射影响在内的反射相移时延修正值的计算方法。并提出了一种双晶片法实验测定修正值的方案。本文并提出取零相移周期增量Δг,作为实验常数,其值在一般情况下约为1.7~(ns),这样对实用就更为简便。 本文还提出了一种判别准确重合的方案。当准确重合时,测得声时一周期曲线的斜率为—h。     

高压下非晶碳的弹性性质

 本文报导了利用10 MHz超声脉冲“回波重合法”，测量非晶碳的声速及其在1 GPa压力以内的变化规律，得到非晶碳的二阶弹性常数（SOEC）、三阶弹性常数（TOCE）及组合的四阶弹性常数（FOEC），从而进一步计算和研究非晶碳的Gruneisen常数γ，德拜温度θ_D，比热以及在高压下的状态变化。     

高温声速测量的激光遥测系统

不少年来人们一直在致力于探索高温下固体中超声声速的测量方法。其主要困难是测量所用的压电换能器能承受的温度有限制。为此而采取的措施有:加进足够长的耦合棒;选用能隔热的耦合剂;采用短时接触的传声方法;以及采用非接触方式的电磁声换能方法等。但所有这些仍未能使问题得到满意的解决。为此本文提出了一种全面激光遥测的方法,即用一套激光系统来激发超声脉冲,同时又用另一套激光系统来测量该声脉冲在样品中的传播时间,从而得出被测样品的超声声速。被测样品被密封在高温真空炉中,激光束则通过炉壁上的透光窗孔射入和射出。使测量装置与被测样品完全分离开,成为一套不受工作温度限制的遥测系统。     

基于换能器阵的三维多粒子悬浮及操控装置

针对目前三维声操作技术悬浮粒子数量少、悬浮空间局限的问题,本文提出了一种由三对相对换能器阵列组成的声悬浮装置的设计方案,通过改变换能器阵列的相位差,成功实现了粒子的三维操纵.该装置可用于测量声速,相对误差一般在2%~5%左右,对测量环境要求比较严格.     

有磁和无磁状态下YIG和YAG晶体高压下的声速和衰减

 YAG晶体是一种无磁石榴石,YIG晶体是铁磁石石榴石。通过对YAG和YIG晶体在高压加磁场和不加磁场条件下,研究铁磁石榴石和无磁石榴石晶体的超声行为。采用“回波重合法”测量声速,通过比较回波的幅度进行衰减的测量。我们发现,不存在磁场时,有磁石榴石和无磁石榴石在高压条件下声速和声衰减有类似的变化行为。我们也发现,无论有无高压,在YAG晶体中不存在磁声相互作用,而在YIG晶体中,则存在磁声相互作用。     

基于平底孔反射体的双晶直探头测量模型

双晶探头在无损检测领域有着重要的应用,因而有必要建立一个超声测量模型来深入了解这类换能器的特点.通过将一个基于传递矩阵的多高斯声束模型和一个基尔霍夫近似方法获得的散射模型有效结合,建立了一个完整的纵波双晶直探头测量模型,用于预测平底孔缺陷体的回波信号.对比分析了平底孔反射回波信号的模型计算结果与实验测量结果,验证了该测量模型的准确性. 关键词： 超声测量模型 双晶直探头 多高斯声束模型     

干涉法测量气体低压下声速的实验研究

介绍了干涉法测量气体声速的试验原理和变程干涉声速测量的实验系统,使用本套测量系统测得的气体声速的精度可达5×10-4。根据热力学原理,分析了气体声速与理想气体比定压热容之间的物理关系。在本套实验系统上测得了一批高精度的新环保制冷剂的气相声速数据,并可进一步确定其理想气体比定压热容.     

胆结石的超声研究

文章报道了在体外测量的胆结石的声速、声衰减和其它导出的物理量。测量胆结石的声学性质,是为超声碎石机的最佳设计提供有益数据。由于结石的复杂结构及不同的组份,它的声学性质有很大差异。实验将结石分为三种类型:1.胆固醇(软),2.胆红素盐(中等硬度),3.混合的(硬)。 实验装置如图1所示。结石放在收、发换能器之间,换能器工作频率为2.5MHz。接收放大器的输出供给双线记忆示波器的y轴,其x轴为时间轴,从结石的厚度d和声在结石中的传播时间t,便可确定结石的声速     

静高压加载下LY12铝的超声测量与等温状态方程

 利用“脉冲回波重合法”测量了多晶LY12铝在流体静压加载下的纵波与横波声速随压力的变化。并根据较低压力（<0.5 GPa）下的超声测量数据所确定的零压弹性模量及其对压力的偏导数,导出了LY12铝的Murnaghan、Birch-Murnaghan、Vinet三种不同形式的等温状态方程,发现由超声测量数据导出的Vinet 状态方程能很好地描述面心立方（fcc）结构的铝与铝合金在较高压力（约200 GPa）下的压缩特性。此外,由超声数据计算了LY12铝在室温常压条件下的Debye温度为430.97 K、热力学Grüneisen系数为2.025、平均声模Grüneisen系数为2 379。     

超声脉冲回波谱分析全自动化测量系统的研制

本文报道了一种全自动化超声脉冲回波谱分析测量系统。该系统具有对超声回波信号进行快速选择性采样、存贮、数字分析与处理及微机程序软件控制三维机械扫描等功能,可对生物组织样品的超声衰减系数谱、背向散射系数谱及回波谱自相关进行测量与分析。对一系列哺乳动物软组织样品所做的实验研究表明,该测量系统给出了令人满意的研究结果。     

声速测量实验假象的探讨

应用共振干涉测量法测定空气中的声速,相同条件下多台仪器重复测量实验,对实验结果进行数据处理和误差分析表明：对于某些声速测量仪,当换能器之间的距离小于10毫米时,在移动换能器测量声速的过程中出现了假峰现象,它对实验测量结果造成了很大影响。当使两换能器之间的距离大于10毫米开始测量,可以避免假象对测量结果的影响。     

一种简单高精度超声液位计系统的设计与实现

介绍了超声时延法测距的基本原理,设计并实现了一种基于DSP的超声液位计系统,改进国内同类产品精度和稳定度偏低的问题。利用选用的AD、DSP芯片特点,给出了一种简单高效率的超声换能器驱动电路和回波采集放大电路的实现方案;使用通用16位定点DSP芯片TMS320VC5502,实现测距算法,增强了后端数字信号处理能力;使用收发一体窄带超声换能器发射和接收超声信号,其中心频率20kHz,3dB带宽1kHz。实验结果表明,本系统测量范围为0.5～18m,测量精度可达到测量距离的0.5%。     

深海近距离声场频率-距离干涉结构反演海底声学参数

地声反演一般存在多解性的问题,不易有效分离沉积层声速与厚度,本文提出了一种当声源与接收水听器分别位于海面与海底附近时匹配声场干涉周期反演深海沉积层声速与厚度的方法。该声场周期结构由直达波与海底沉积层反射回波干涉形成,其干涉周期受沉积层声速和厚度影响,通过匹配实测与理论计算的声场干涉周期可有效反演沉积层声速和厚度。开展了深海实验验证,利用水听器接收到的近距离船舶噪声的声场干涉条纹,反演得到的实验海域海底沉积层声速与该海域海底表层采样平均值差小于20 m/s。数值仿真与实验结果表明该方法可以有效反演沉积层的声速与厚度。      

超声相比较方法在固体弹性性能研究中的应用

 本文用超声相比较方法测量了几种不同类型材料（半导体GaAs晶体、含有Si₃N₄晶须结构的复合材料、过渡金属氧化物CoO以及高温超导体AgYBa₂Cu₃O_7-δ）的声速及后两种样品声速随压力、温度的变化，得到一些用超声脉冲回波重合法不易测定的结果。用相比较法测定声速具有测量频率范围宽、精度高、测量简便等特点，它能测量1 mm左右厚度的薄样品以及声衰减较大的样品，是研究这些材料弹性性能的有效方法。