医用超声功率和脉冲超声场特性的测量

本文叙述了医用超声功率的常规测量方法的原理和已达到的水平之后,讨论了医用超声场的声强的使用范围和安全性问题,着重阐明了使用PVDF压电薄膜水听器扫描超声场,记录脉冲超声场的声压波形分布并计算I_(SPTP)、I_(SPTA)、I_(SATA)和I_(SAPA)的方法。给出了计算公式和实验结果,并对A型和B型超声诊断仪的典型测量数据和声强分布特征进行了讨论与比较。     

傅氏声强测量中的声压算法

本文介绍傅氏声强测量中，用几何平均声压代替算术平均声压，可以减少计算工作量．并从理论上证明了两者之间的差异可以忽略，因此可以保证声压测量的精度．     

γ脉冲射线束在大气中的输运计算方法

在γ脉冲射线束测量中，束流形是由许多不同能量的γ粒子叠加而成的，在大气介质传输中，由于γ粒子与空气原子的相互作用，测点的γ能通量强度随时间变化的波形，同源点的γ强度波形相比，在较大测点距离的情况下就会产生畸变，讨论了γ射线在大气中输运的传输函数以及用褶积计算测点γ能通量强度波形的方法，给出了解析表达式，对典型的γ源脉冲波形输运不同距离，计算了大气输运对测量的影响，最后讨论了减小或避免波形畸变的方法     

三维声场边界元法几乎奇异积分问题分析

以三维声场问题为例,提出一种准确计算高阶单元几乎奇异积分的半解析算法.首先分析高阶单元几何特征,构造近似几何量,然后应用扣除法,将奇异积分核函数分解为规则核函数与近似几何量表达的奇异核函数.规则核函数积分采用常规Gauss数值积分计算,奇异核函数积分采用半解析算法计算.给出三维声场内问题和外问题经典算例,计算了近边界点的声压,结果证明本文半解析算法的有效性和准确性.     

从相关测量的数据恢复超短激光脉冲的波形

本文证明了,只要测量了脉冲光强的二阶相关函数G~(2)(τ)和单延迟的三阶相关函数G~(3)(τ),便可以恢复超短激光脉冲的强度波形。并提出一种恢复脉冲波形的计算方法,编制了计算机程序,对实验数据作了处理,证实这种计算方法是可行的。在此基础上建议一种通过相关测量确定超短激光脉冲波形的新型仪器。     

关于声波在空气中衰减的实验研究

通过测量声波传播过程中声压峰值的变化,给出了声强衰减系数的实验结果和不确定度评估．     

非线性负载谐波电流测量及功率因数的研究

对典型单相非线性负载电流的谐波用2种方法进行分析:用余弦脉冲函数式表述出负载电流波形,对此函数式进行积分运算得出有功功率;又用谐波分析仪测量出此电流的10奇次谐波有效值,计算出了电流总谐波畸变率.给出了负载的广义功率因数为位移功率因数与畸变功率因数乘积的结论.指出了传统意义的功率因数与广义功率因数的区别,对谐波畸变率对广义功率因数的影响进行了讨论.     

一个新的IEC61000-4-2标准ESD电流解析表达式

 分析了两个ESD标准电流波形表达式，并提出一个新的基于脉冲函数来描述ESD标准电流的解析表达式，该表达式符合最新的标准IEC61000-4-2，在零时刻的电流及其微分部为0，且波形与实际测量波形基本吻合。     

医用梅花形超声探头声场的分析与计算

本文根据基尔霍夫积分．推导出了用于胎儿监护的梅花形超声多普勒探头声场的具体表达式．对中心大圆晶片发射、周围六个小圆片接收，以及七个相同晶片四发三收两种典型布局的换能器，其轴上声压分布，离辐射面不同距离断面上的声压分布及不同定向平面上的远场指向性进行了数值计算．结果表明，采用四发三收式结构较一发六收式结构具有较大的优越性．计算结果与实际测试结果很好地吻合．本项研究对此类探头的研制、使用及质量评价标准的制订，具有理论指导意义．     

纳秒电磁脉冲测量用D-dot探头设计及实验

为测量高空核爆炸电磁脉冲(HEMP)模拟器中脉冲电场波形(峰值电场大于50kV/m、上升时间小于2.3ns),设计了一种新型圆锥形D-dot探测器。介绍了D-dot探头的工作原理,分析了探头与传输电缆的阻抗匹配条件,确定了探头的结构、尺寸等参数。D-dot探头测量脉冲电场的一阶微分信号,通过积分器积分和数字积分两种积分方式获得脉冲电场信号。测量电磁脉冲实验结果表明,积分器积分和数字积分两种积分方式都能恢复脉冲电场波形,其中数字积分效果更好;与有源光纤电场测量系统实验测量结果相比,该Ddot探测器更适合测量纳秒级快前沿的电磁脉冲波形,满足测量快前沿HEMP信号的设计要求。     

超声搅拌磁流变抛光液的声场仿真分析

为了探究超声搅拌磁流变抛光液的制备及优化工艺,利用多物理场数值计算方法,建立了超声搅拌磁流变抛光液的声场仿真模型,并进行了频域分析。研究了不同液位深度、超声变幅杆探入深度,不同功率下磁流变抛光液的声场分布。通过测量磁流变抛光液的声场强度对声场仿真进行了验证。结果表明：随着距变幅杆距离的增加,声强逐渐减弱,高声强区域主要分布在换能器轴线附近。声强在距变幅杆20mm范围内急剧衰减,变幅杆最佳探入深度为10mm,增大功率有助于空化区域的扩大。声场仿真结果与实验测量结果基本一致,对磁流变抛光液的制备提供了数值计算基础。     

多通道软X射线Dante谱仪标定及实验

介绍了用于阳加速器上Z箍缩内爆实验诊断的Dante谱仪的结构和通道配置，详细讨论了X射线二极管、掠入射平面反射镜和滤片等主要元器件的标定结果，分析了标定结果与理论计算发生偏差的原因，给出了喷气Z箍缩等离子体辐射的测量结果，X光辐射功率30～40 GW，能量约0.8 kJ，并与闪烁体光电管测量结果进行了比较，差异约20%。     

Single bubble sonoluminescence driven by non-simple-harmonic ultrasounds

The dependence of the single bubble sonoluminescence (SBSL) on the waveforms of the driving ultrasound has been investigated by both experiment and numerical calculation. Three types of non-simple-harmonic waves, the rectangular, triangular and as well as the sinusoidal wave with a pulse, are used to drive the SBSL in our research. The triangular wave is the most effective, while the rectangular wave is the worst and the sinusoidal wave in the middle. However, the rectangular wave drives the brightest SBSL among those waves if the sound pressure amplitude keeps constant. When we use a simple-harmonic wave with a pulse as the driving sound, stable and periodic SBSL flashes have been observed. An increase in the flash intensity can be observed as the pulse is put at a suitable phase related to the sinusoidal wave. All of the observations are investigated numerically. Well qualitative agreements between the numerical simulations and the experimental measurements have been achieved.     

Ultrasonic pulsed Doppler transoesophageal measurement of aortic haemodynamics in humans.

Centreline blood velocity and exterior wall motion were measured in the descending aorta of humans using an oesophageal probe, a pulsed ultrasound Doppler velocity meter and an ultrasonic echo tracking system. The development of a method for easily measuring haemodynamics in the thoracic region using an oesophageal probe will provide an essentially non-invasive method for the assessment of cardiac function and the nature of blood vessels in that region. Detailed anatomical studies of the thorax were conducted by cross-sectioning of the thorax of a cadaver. Blood velocity waveforms were recorded from the descending aorta both during rest and exercise. In one volunteer, the peak centreline velocity increased from a resting value of approximately 30 cm s-1 to an exercise value of approximately 50 cm s-1. Vessel diameter waveforms similar to those for pressure were also recorded showing diameter changes of 1.8 mm. The accuracy and resolution of the technique would be improved by multicrystal probes and multigate ultrasonic flowmeters allowing for accurate calculation of the Doppler angle, imaging of vascular flow regions, and measurement of pulse wave velocity.     

Liquid-surface relief: Its transient behaviour for pulse-excited transducers

The investigation of ultrasonically produced liquid-surface relief by means of double-exposure holography to determine the sound intensity has been extended to pulsed ultrasonic waves and the transient behaviour of the surface relief. The rise time and height of the surface elevation varies considerably with pulse duration, sound field structure, and sound pressure amplitude. For pulse repetition frequencies higher than 200 Hz a steady-state condition is achieved.     

大气压氖气介质阻挡放电脉冲等离子射流特性

采用自行研制的低造价、小体积、可产生幅值0~35 kV、重复频率1 kHz的高压s脉冲电源,设计了一套以大气压氖气为工作气体的介质阻挡放电（DBD）等离子体射流源,通过测量并计算放电过程中的电压-电流波形、拍摄放电图像、光谱分析等手段,对电压幅值、气体流速对氖气等离子体射流特性的影响进行了研究。结果表明:s脉冲电源激励下大气压氖气DBD能产生锥状的等离子射流且其等离子强度适中;s脉冲电源电压幅值的快速上升,可在放电空间瞬间施加高的过电压,能有效促进放电功率、电子密度、电子激发温度和射流长度的增加;工作气体流速的增加使得放电功率、电子激发温度和电子密度减小,而射流长度变化很小;一定条件下,能形成长距离的射流。     

cMUT阵元的声学分析与环形扫描成像*

电容式微机械超声换能器(cMUT)具有宽带宽、灵敏度高、机械阻抗低和与电子电路集成制造等优点。由于超声换能器声场设计的好坏决定了成像质量的优劣,为了明确阵元参数与辐射声场的关系,该文对不同的阵元参数进行了计算仿真。与压电陶瓷超声换能器的结构不同,cMUT阵元是由多个电容单元(cell)并联构成。因此分析了cell的半径、cell数量、间距、振动频率等阵元参数与辐射声场分布、远近场分界点、辐射声压、指向性的关系,并进行了声轴声压与指向性实验测试验证。理论与实验测试结果基本一致。通过仿真计算,选用一种已制备的指向性强、发射性能好的cMUT单阵元器件对鸡骨进行了环形扫描和成像,实现了对生物体组织横截面的超声CT成像,验证了所制备的cMUT器件的可用性。此研究对工业与医学成像领域具有重要的参考价值。     

用DIS数字化信息系统测量金属棒中声速的有效方法

本文设计了一种将驻波法与声波传感器相结合测定金属棒中声速的有效方法.将金属棒固定在中点,沿轴向摩擦激励纵振动并在棒中形成驻波而发声,用DIS数字化信息系统接收声波信号,得到波形图,由此测得棒中声波的基频和声速.本文分别测定了铝、钢、黄铜、紫铜4种不同金属材料棒中的声速.结果表明,同种材料、不同长度金属棒中声速的测量结果基本相同;各种金属棒中声速的测量值与公认值的相对误差小于6.00%.此方法的特点是将声波信号变成可视波形,并可从波形图中直接提取准确的计算参数.     

基于Burton-Miller方程的轴对称结构声学边界元方法

提出了一种求取轴对称结构任意边界条件下声辐射特性的边界元方法。采用Burton和Miller改进型公式将高阶奇异项转化为弱奇异项之和,保证声辐射参数的唯一性,且计算简单精确。将结构表面声压与振速按照旋转轴角度进行Fourier级数展开,利用级数的正交性建立各项待定系数的求解公式;然后转化格林函数的法向偏导为切向偏导,方便直接计算各项积分,并将面积分公式表示为沿结构边界的线积分和沿旋转角度的积分;进一步采用二次等参单元离散结构边界线,建立声压与振速的关系矩阵,从而确定结构声辐射参数。以脉动球源和横向振动球源为例计算,与解析解和传统边界元法结果作对比,说明该方法的有效精确性。      

啁啾脉冲参数对合成光束的远场光强的影响

光束合成是提高激光功率及光束质量的一种有效方法,啁啾脉冲高斯光束的各参数都会影响合成的效果。利用夫琅禾费衍射积分公式导出了两束啁啾脉冲高斯光束合成的远场光强的解析式,得知远场光强与啁啾参数、脉宽及谱宽等参数有关。对远场光强进行了数值模拟,结果表明:对甚多束光束合成而言,单元激光间的啁啾参数增大、脉宽差值减小或者谱宽差值增大,均有利于轴上光强的增大及远场光强分布集中于传输轴附近。