利用复合换能器测量反射的二次谐波及介质的非线性参量

计算了有限振幅声波在层状媒质中的传播和反射,研究了用二次谐波反射模式的非线性声参量测量方法,设计制作了用于反射法测量非线性声参量的复合结构超声换能器,利用该换能器及有限振幅插入取代法建立了脉冲反射式测量非线性声参量Ｂ／Ａ的实验系统,对若干流体和生物样品进行了非线性声参量的测量,其结果与现有文献上的值吻合的很好。     

非线性声参量计算机模拟成像

非线性声参量Ｂ／Ａ是生物组织超声辨认的一个重要的新参量．本文从Ｂｕｒｇｅｒｓ’方程出发分析了有限振幅平面声波在层状介质中的非线性传播理论，并将它用于二次谐波的声成像，利用通常的ＣＴ算法而得的二次谐波数据进行了非线性声参量的计算机模拟成像，用滤波逆投影算法进行图像重建，对简单的样品模型得到了较好的非线性声参量断层图像．     

反射式非线性声参量层析成像的研究

非线性声参量Ｂ／Ａ描述了有限振幅波在媒质中传播的非线性特性，有可能成为生物组织定征的新参量。本文提出了利用复合式换能器进行反射式的非线性参量Ｂ／Ａ层析成像的新方法。利用反射二次谐波的传播理论及有限振幅波插入取代法给出了计算机重建Ｂ／Ａ层析像的理论方法。对部分流体及生物组织进行了计算机模拟成像及实验研究，取得了较为满意的结果。     

非线性声参量B/A的参量阵成象

非线性声参量B／A描述了有限振幅声波在媒质中传播的非线性特性,有可能成为生物组织定征的一个新参量,有重要的应用前景。本文在声与声相互作用的理论基础上,研究了参量阵的非线性声参量成象,用滤波边投影算法对无损及损耗样品模型进行了计算机模拟成象,在成象过程中讨论了声波衰减对重建象的影响,并提出了衰减修正办法。     

脉冲激光在液体中激发的声波特性研究

理论上分析了脉冲激光在液体中产生的声波波阵面随光声源形状的变化,以及不同激发机制下光声脉冲波形的差别,并从实验中得出了脉冲CO2激光光声脉冲频谱特性.结果表明光声波波阵面为球面或柱面,热弹机制激发双极性的光声脉冲,汽化机制激发单极性的光声脉冲,CO2脉冲激光在水中激发的声波频谱峰值主要在100 kHz以下.通过选择光声源的形状和激发机制可以获得所需的光声信号.     

含气泡液体中声传播的解析解及其强非线性声特性

声波在含气泡的液体中传播时,气泡的受迫振动会引起强的声散射,并且由于振动的非线性,使得气泡产生的次级波不仅含有基频成分,而且还会有高次谐波。本文从理论上描述了气泡个数随尺并给出了含气泡液体的等效非线性声参数Ｂ／Ａ的计算公式理论与已有的实验观测符合较好,文中对含气泡水的声速和声衰减等特性也进行了讨论。     

蛋白质的分子结构对非线性声参量B／A的影响

本文研究蛋白质分子结构对非线性声参量Ｂ／Ａ的影响，即由生化技术采用变性剂十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）溶液对三种蛋白质（牛血清蛋白、牛血红蛋白、胃蛋白酶）进行作用，以破坏其维持蛋白质空间构象的四、三、二级结构，而不改变其一级结构，也就是仅改变结构而不改变蛋白质的化学成份，用改进热力学法测量Ｂ／Ａ值受其影响的程度。实验结果表明：ＳＤＳ溶液浓度越大对蛋白质分子结构的破坏越严重，非线性参量Ｂ／Ａ中蛋白质的贡献就越小；Ｂ／Ａ能够反映蛋白质分子结构遭破坏的程度。该文对此现象作出一定的解释。     

｜ω｜滤波器对卷积滤波法进行非线性参量B／A成像的影响

非线性声参量Ｂ／Ａ是医学超声组织定征的一个新参量，利用Ｘ射线ＣＴ成像的算法──卷积滤波法可以对一个简单样品进行非线性参量Ｂ／Ａ计算机模拟成像。本文研究了四种｜ω｜滤波器，即ＲＬ滤波器，ＳＬ滤波器，抛物线滤波器和改进的ＳＬ滤波器，分析了它们对卷积滤波法非线性参量成像的图像质量的影响。     

有机液的非线性声参量B/A研究

依据Ｊａｃｏｂｓｏｎ液体分子自由程理论及有机液声速与分子自由程关系,推导出了有机液非线性声量Ｂ／Ａ的表达式,由此表达式计算出的几种有机液的Ｂ／Ａ参量值与我们测得及文献报道的实验值符合较好。     

牛奶变质的超声非线性定征

本文利用有限振幅声波插入取代法实验研究了牛奶变质过程中非线性参量B／A的变化。变质初始阶段,非线性声参量B／A的值显著增加。结合物理化学性质(PH值和粘度)对实验结果进行了讨论。与线性声参量相比,非线性声参量对牛奶的变质更为敏感,可应用于乳品质量检验及质量控制。     

厚非线性介质瞬态热光非线性效应的研究

瞬态热光非线性效应是指由脉冲宽度可以和非线性效应的建立时间相比拟的纳秒脉冲激光入射产生的热光非线性效应.用Zscan法测量了不同厚度、不同束腰半径碘的酒精溶液的瞬态热光非线性效应曲线.从声波的传播方程和光波的非线性传播方程出发,用数值计算方法模拟了这一非线性过程.并对实验结果和数值模拟结果进行了比较 关键词： 瞬态热光非线性效应 非线性光学 数值计算     

克尔介质中脉冲宽度对瞬态热光非线性效应的影响

在纳秒时域，研究了激光脉冲宽度变化对克尔介质中瞬态热光非 线性效应的影响.通过不同脉冲宽度τp下得到的二硫化碳 苯胺黑溶液的Z_scan实验结果，对瞬态热光非线性效应和光克尔效应的共存过程进行了分析 .随着脉冲宽度的增加，观察到了热光非线性效应从瞬态到稳态变化过程和Z_scan峰谷特性 的转变.同时，从声波的传播方程和光波的非线性传播方程出发，用数值计算方法模拟了这 一非线性过程，结果表明数值模拟结果和实验结果是相符的. 关键词： 瞬态热光非线性效应 脉冲宽度 Z_scan 克尔效应     

高斯光脉冲在非线性增益介质中的孤子特性

本文从理论上分析了高斯光脉冲在非线性增益介质中的传播特性,从而解释高斯光脉冲的压缩及展宽和形成光孤子的机理。用计算机模拟了不同参数的高斯光脉冲在非线性增益介质中的传播过程,并获得了脉宽沿传播方向变化的定量关系。结果表明,以不同能量向增益介质中注入高斯脉冲,有可能产生各阶光孤子,但由于增益的存在,光孤子的传输距离受到限制。     

一维非线性声波传播特性

针对一维非线性声波的传播问题进行了有限元仿真和实验研究. 首先推导了一维非线性声波方程的有限元形式, 含有高阶矩阵的非线性项导致声波具有波形畸变、谐波滋生、基频信号能量向高次谐波传递等非线性特性. 编制有限元程序对一维非线性声波进行了计算并对仿真得到的畸变非线性声波信号进行处理, 分析其传播性质和物理意义. 为验证有限元计算结果, 开展了水中的非线性声波传播的实验研究, 得到了不同输入信号幅度激励下和不同传播距离的畸变非线性声波信号. 然后对基波和二次谐波的传播性质进行详细讨论, 分析了二次谐波幅度与传播距离和输入信号幅度的变化关系及其意义, 拟合出二次谐波幅度随传播距离变化的方程并阐述了拟合方程的物理意义. 结果表明, 数值仿真信号及其频谱均与实验结果有较好的一致性, 证实计算方法和结果的正确性, 并提出了具有一定物理意义的二次谐波随传播距离变化的简单数学关系. 最后还对固体中的非线性声波传播性质进行了初步探讨. 本研究工作可为流体介质中的非线性声传播问题提供理论和实验依据.     

锥形声源的二次谐波声场分布

本文推导了锥形声源的非线性二次谐波声场分布。理论表明锥形源二次谐波声场沿径向呈Bessel函数分布，且与传播距离无关。另一个重要结论是这种声场的二次谐波束宽刚好为基波的1／2，而非一般情况下的1／倍，此外，我们指出了这种声束在非线性参量B/A成象或测量中潜在的应用价值．     

透明液体中激光致声特性

研究透明液体的特性阻抗、激光声的传播距离和激光焦斑半径对激光声信号的影响.通过实验和数值计算发现,在一定范围内,随着特性阻抗的增加,声波的峰值声压、主频和声能也相应增加;随着激光声传播距离的增加,激光声的主频从急速下降变为相对稳定;在保证光击穿的条件下,选择较大的激光焦斑半径,可提高光声能量转换效率.     

海水的非线性声学参量B／A的研究

本文对不同盐度、不同温度下的ＮａＣｌ溶液及按Ｌｙｍａｎ—Ｆｌｅｍｉｎｇ配方配制的人造海水的非线性声学参量Ｂ／Ａ进行了测量，并与文献中的计算值进行比较。结果表明，ＮａＣｌ溶液的Ｂ／Ａ值随温度的增加而线性增加，随盐度的增加略有增加，人造海水的Ｂ／Ａ值随温度的增加而线性增加，相同盐度的ＮａＣｌ溶液的Ｂ／Ａ的测量值与文献中的计算值基本相符，ＮａＣｌ溶液可近似模拟同样盐度的海水。     

生物流体中声参量效应的研究

本文利用Fenlon理论分析了流体中低频泵浦波与高频弱声波非线性相互作用而产生的参量效应,计算了和差频边带声的声压表式,并由此导出计及媒质衰减时的非线性参量B/A的公式。理论计算表明和差频边带声压幅值随泵浦声压线性地增加,由此提供了一个测量非线性参量的方法,用此方法测量了若干生物流体和混合物的B/A值。     

超声干涉仪

声波在介貭中传播时,一般取两个量来描写其传播特征,即声速及由于介貭吸收声能而引起的声強衰減系数。往往把这两个量的組合統称为传播常数。测量这两常数的实驗方法很多,如干涉法、光学法、脉冲法等。此外也可用共振杆法来测量声速,用混响法測量吸收。本文中所討論的干涉法是测量流体(气体或液体)中传播常数的重要方法之一,它是由Pierce在1925年首先提出的。对于一些特殊     

激光激发水中产生超声波的实验研究

采用压电陶瓷水听器研究了Nd：YAG脉冲激光激发水中产生瞬态超声波的特性,给出了声压信号随距离的变化关系。研究结果表明：用激光产生水下声波是完全可行的。当观测点与光击穿区的距离r远大于柱体长度时,垂直于光传播方向的激光瞬态超声波幅值与r成反比;当观测点与光击穿区的距离r很小时,垂直于光传播方向的声压幅值与产成反比。此外,当激光入射角度发生变化,超声脉冲的幅值也随之发生变化,其幅值在激光束垂直入射的时候最大。