长骨裂纹宽度和角度对低阶超声导波的影响

超声导波检测长骨骨折和监测骨折愈合已成为一种极具前景的课题,但高频厚积下导波多模式混叠带来的模式识别和分离问题一直是一个难点。为避免上述问题,在低频下仅激励两个低阶兰姆波SO和AO模式,采用二维时域有限差分(2DFDTD)法定量分析裂纹宽度和骨折角度对SO和AO幅度的影响。结果表明,SO与AO模式的幅度均随裂纹宽度的增加而下降;AO的幅度随骨折角度增大而上升,SO幅度随骨折角度增大先下降后上升,转折点约为45°。SO与AO的幅度比值在不同骨折角度下均能较好地表征裂纹宽度的变化,可为横断型和斜切型长骨骨折状况的超声评价及骨折愈合监测提供依据。      

超声导波评价长骨骨折的仿体实验研究

定量超声评价长骨骨折已成为近年来的研究热点之一,超声导波模式转换理论可被应用于长骨骨折状况的评价。采用三维时域有限差分法分析骨折长骨中导波模式转换的基本规律,提取模式转换定量评价参数;进而结合亚克力管仿体实验,分析不同裂纹程度下导波模式的转换情况。仿真与仿体实验表明,导波模式能量参数与裂纹程度具有很好的相关性,可用于评价长骨骨折状况。     

基于弹性模量检测骨疲劳的超声导波方法研究

研究早期诊断骨疲劳的方法是当前骨质评价方面的研究热点之一. 本文对不同弹性模量下长骨中超声导波的传播特性进行了理论分析和仿真研究.首先, 通过数值计算得到导波在管状长骨中的理论解析解.然后对管状长骨进行了时域有限差分(FDTD) 仿真, 并验证了它与理论解析解的一致性, 同时得到长骨中不同模式导波群速度、 中心频率和衰减与弹性模量的关系.研究结果表明各个导波模式的群速度和中心频率均随弹性模量的增加而增加, 而衰减随弹性模量的增加而减小.说明超声导波的传播特性参量可以反映长骨弹性模量的变化, 从而为长骨的早期疲劳诊断提供理论依据.     

骨折长骨中超声导波传播特性的仿真研究

采用超声导波评价长骨骨折已成为近两年来的一个研究热点.本文采用混合边界元方法(HBEM)对超声导波在骨裂长骨中的传播情况以及各导波模式的反射系数和透射系数进行了数值分析.研究结果表明,入射导波模式经由裂纹处模式转换后依然保持为主要接收模式不变.对某一裂纹,各模式透射系数常在相近的频率点上达到局部峰值.对于不同深宽比(d/w)裂纹,某些模式透射系数曲线局部峰值所对应的频率存在着相互错开的现象,这些结果可用于选择最优入射导波模式和频率,以便更好地定量评价骨质以及骨裂状况.     

Barker码激励超声导波在长骨检测中的应用

单脉冲激励的超声导波在长骨中传播时,信号的衰减大,导致接收信号的幅度很小,且噪声严重。Barker码激励能有效增大接收信号幅度,提高信噪比(SNR)。将其应用到超声导波长骨检测中,进行仿真和长骨实验,得到的信号分别用加权匹配滤波器和有限冲激响应-最小均方误差(FIR-LS)逆滤波器进行压缩,并与单脉冲激励的结果进行了对比。结果表明,对于13位的Barker码,采用加权匹配滤波器进行解码时,压缩信号幅度是单脉冲激励接收信号的13倍;而FIR-LS逆滤波器则达到-63.59 dB的峰值旁瓣水平(PSL),更好地抑制噪声。说明可以将Barker码激励超声导波应用于长骨的检测中。      

熔石英和磷酸盐钕玻璃表面三角形微裂纹对入射光的散射分析

 采用时域有限差分方法(FDTD)模拟了石英玻璃和掺钕磷酸盐激光玻璃表面三角形微裂纹对入射光调制后的分布。TE模式光波入射,最大调制电场幅值出现在玻璃体内部;TM模式光波入射,最大调制电场幅值则发生在裂纹的缝隙中。两种入射光模式下,后表面的调制电场幅值增大倍数在相同裂纹条件下均比前表面大。TE模式入射时,当入射光在裂纹和玻璃表面相继发生全反射时,得到的调制电场幅值最大;后表面最大调制电场幅值随着裂纹在界面投影长度的增加、开口宽度的变大及裂纹深度的增加而分别增大。     

不同宽度和角度下木材表面火蔓延特性的实验研究

选取宽2～11 cm、厚3 mm的樟木、杉木和白木试样进行了一系列实验,测量了火蔓延速度、火焰高度、火焰温度和试样表面温度。结果表明,火焰高度随试样宽度增加而增大,并在宽度增加至某个值后不再增大;同宽度下,密度大的试样火焰高度大。放置角度为负时,不同密度试样的火蔓延速度差较小,角度为正时,火蔓延速度随角度增加而增大,且不同密度试样的火蔓延速度差变大.     

赫兹型微裂纹光场调制增强作用的系统研究

通过改变裂纹的倾角、宽度和深度参数,模拟了赫兹型裂纹在不同参数下对光场调制能力的不同. 模拟发现,倾斜角度为20.9°到45°之间的裂纹危害最大,倾角大于45°小于48.2°的裂纹危害也十分大,而倾斜角度为45°时的裂纹危害最小. 对于30°倾角的赫兹型裂纹,一定范围内,赫兹型裂纹深度的增加会导致其光场调制增强能力呈二次方关系增加,但宽度的增加不会使其光场调制增强作用增加. 裂纹深度和宽度的增加可以用来近似裂纹的演化过程,所以裂纹的扩展导致了其光场调制能力的增加,进而导致损伤增长速率的加快,这和e指数损伤增长规律相符. 关键词： 损伤增长 亚表面缺陷 赫兹型裂纹 光场增强     

磁绝缘线振荡器脉宽及效率与三角波电压关系

采用数值模拟与实验相结合的方法,在没有功率容量不足问题的情况下,研究了磁绝缘线振荡器(MILO)的输出微波脉宽和功率效率与类似三角形二极管电压的关系,研究结果表明:在相同宽度的电压条件下,随着电压幅度的增大,输出微波的底宽和半高宽相应增大,功率效率先增大,当达到饱和后功率效率逐渐降低;在相同电压幅度条件下,随着二极管电压上升沿(斜率不变)的增大,输出微波的半高宽略有增大,但功率效率略有降低。因此,在有限脉宽的类似三角形二极管电压条件下,通过增大二极管电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波脉宽;而在有限电压幅度条件下,通过减小电压上升沿的方法,可以有效地增大输出微波的功率。选择适当的二极管电压参数,可以解决MILO器件在类似三角形二极管电压条件下的输出微波功率和脉宽两个指标相匹配的问题。     

柱状纳米系统电子和空穴的能量和寿命

利用S-矩阵理论,在有效质量近似下,求出柱状纳米系统电子和空穴的能量和寿命,并与球状纳米系统相比较。以HgS/CdS/HgS柱状纳米系统为例,探讨了线度和势垒宽度对电子和空穴的能量和寿命的影响。结果表明：柱状纳米系统中,电子和空穴的能量和寿命随线度的变化规律相似,即势垒宽度一定时,能量随内半径增大而减小,寿命随内半径增大而增大;内半径一定时,能量随势垒宽度增大而减小,但变化甚微,而寿命随势垒宽度增大而迅速增大;势垒宽度 时,电子和空穴的寿命均为零,但电子和空穴寿命不为零的势垒宽度范围不同,空穴的寿命要比电子的寿命小。柱状和球状纳米系统电子和空穴寿命的变化规律相似,形状的影响很小。