固井水泥传输函数及其含水成份对声速和声衰减影响的实验研究

本文采用实验方法初步研究了固井水泥的超声传输函数、声衰减和频率的关系以及含水饱和度对声速和衰减的影响。实验中我们对若干种不同型号、水灰比和固化温度的水泥样品进行了声传输函数测量,测量频段为1.5MHz—4.5MHz。并使用中心频率为1.25MHz探头测量了固井水泥含水饱和度对声速和声衰减的影响。结果表明,在本测量频段内,各种固井水泥的声衰减系数主要与频率一次方成正比。随着固化温度的增加,固井水泥的声衰减系数有增大的趋势,水灰比由40％增至50％时,衰减系数有减小的趋势。固井水泥含水饱和度变化对声衰减影响剧烈,当含水饱和度由100％降至80％时,声衰减增加最快。含水饱和度变化对固井水泥声速度的影响不大。     

原油中声衰减和声速的温度特性的测量

原油是一种混合物。它的一些性质随温度而变，如原油的声衰减和声速都是温度的函数．本文使用一个换能器发射声波，另一个换能器接收声波，在实验室内测得12t－80℃之间的声波幅度值，利用插值算法，求出该温度范围内原油声衰减的温度特性曲线；利用线性拟合算法，求出原油声速的温度特性曲线。结果表明：随着温度的升高，原油的声衰减和声速都呈下降趋势，而且测量结果与换能器的灵敏度无关．     

猪的新鲜离体软组织的超声衰减和速度

本文使用脉冲插入取代法测量了猪的6种新鲜软组织(血管、脑、肾、心、脾及肝)的超声衰减和传播速度。在37℃下,6种软组织的超声衰减系数a_s与频率a_s-f~n之间均满足幂函数关系。在所研究的l—13MHz频段内,n值在0.96—1.39之间。六种软组织的超声速度均表现出微量但颇为明显的频散现象,在5—13MHz频段内平均频散量为0.11—0.38m/s.在7一37℃温度范围内对脑组织超声衰减和传播速度的研究表明:声速(1MHz)随温度单调上升,变化趋势与水中声速类似。声衰减(1、3、5MHz)则随温度上升而下降,但对较低频率,下降的速度变缓。6种软组织的声速值(5MHz,37℃)近似地与它们各自的总蛋白含量成正比,蛋白含量每增加1％约使声速升高2.9m/s。     

国产塑料的高频声学特性

在10℃—50℃温度范围内和0.8MHz—5MHz频段,测量了有代表性的十几种国产塑料的声学特性。结果表明:在所用温度和频率条件下,声速与温度之间,衰减系数与频率之间,均呈良好的直线关系。     

利用超声光栅研究声速与液体性质

设计并搭建了超声光栅,观察了激光经过光栅形成的衍射斑纹,测量了声速;并利用超声光栅测定了不同温度、不同浓度的NaCl溶液中的声速,给出了声速-水温和声速-溶液浓度的依赖关系.水的温度每升高1℃,3.974 MHz的超声波的声速增加2.09 m/s,16.574 MHz的超声波的波速增加2.04m/s;声速随着NaCl溶液浓度的增大线性增加,NaCl溶液浓度每升高1%,3.974 MHz的超声波声速增加13.637 m/s,16.574 MHz的声波声速增加11.757 m/s.在此基础上,分析了不同频率的超声波对实验规律的影响,认为不同频率的超声波在相同条件下测量的溶液中声速大小的不同源于测量的随机误差.     

二维声表面波压电声子晶体在射频段的时域有限差分法

对二维声表面波压电声子晶体在射频段的带隙特性,进行了时域有限差分法(FDTD)理论推导和计算,并提出实验方法对比验证。FDTD计算模型考虑了压电效应,引入周期边界条件以节省计算空间和时间,采用完全匹配层以解决声表面波在截断边界处的虚拟反射问题。实验上分别设计有/无二维压电声子晶体的两种宽频带延迟线结构,测量两种延迟线的传输系数取差值,得到了二维压电声子晶体的带隙;其中通过时域加窗函数保留一次传输信号,进行干扰信号的去除。以铝/128°YX-LiNbO3二维压电声子晶体为例,该FDTD方法、商业有限元软件COMSOL、实验方法均得到了100500 MHz射频段内的多个带隙,三种带隙对比证明了FDTD计算带隙与实验测量带隙一致,比COMSOL计算的计算带隙精度更高。      

现场实测岩体声衰减探讨

判断工程岩体,特别是矿山岩体的稳定性一直是为人们所关注的问题之一。声测是判断岩体稳定的一种重要手段。理论和实验表明岩体声衰减对岩体稳定性比声速更加敏感。 实验室测量岩石声衰减比较容易做到,而现场测量则较为困难。笔者利用单板机作为现场测量仪器。在测量中,充分表现出单板机的便携、实用、方便、结果可靠等优点。文中还从理论到实践解决了测试方法和计算方法等问题,并对用声衰减估计岩体稳定性作了初步评价。     

100kHz—10MHz智能超声衰减、声速综合测试仪

本文基于单片机技术,研制了频率范围为100kHz—10MHz的超声衰减、声速综合测试仪。文中声衰减系数的测量是采用两个不同反射脉冲回波序列包络的面积之比——即“面积比值法”来求得;声速的测量是在定距离下,用时差法测出声传播时间,再换算成声速值。     

超声在人的正常与病变组织中的衰减

本文在2—9.3MHz和5—40℃的频率与温度范围内,利用脉冲传输法,测量了五人离体状态下的五种正常组织,和三种病变组织中的超声衰减系数。进而研究了衰减系数同频率与温度间的依赖关系;特别是研究了几种病变组织的声衰减特性;也对超声在同一人体的正常与病变组织中的衰减系数进行了对比,表明:病变组织中的衰减系数比正常组织中的偏大,最后给出了几点实验研究结论。     

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。     

垂直载荷下湿玻璃珠样品的声速和衰减测量及非线性声学响应

为了分析垂直载荷下颗粒物质的声速、声衰减系数、谐波非线性等特性,本工作采用飞行时间法测量了不同含水量下声速随压强的变化规律,并利用傅里叶变换法分析了干、湿玻璃珠样品的声衰减和非线性声学特性。结果表明:干、湿玻璃珠样品中的声速、声衰减系数以及谐波非线性均随压强呈幂律变化;湿颗粒样品中随着液体含量增多,声速逐渐增加,超声波透过湿颗粒样品时的能量耗散和非线性逐渐减小。分析原因表明,压强和孔隙流体改变了颗粒之间的接触分布,使得颗粒体系的声速、声衰减以及谐波非线性等特性都随之发生变化。     

超声低温测试系统及其应用

本文介绍用于超声实验的低温测试系统;可同时对衰减和声速进行测试,频率范围为5MHz—250MHz,声速测试精度为10~(-5)。列举的实验结果说明,该系统在4.2K至300K温度范围内,工作稳定,数据可靠。     

5—250MHz超声衰减、声速测试仪

研制了可工作于2—250MHz的超声衰减、声速测试仪,它利用反射脉冲回波列与指数衰减波形相比较的方法测量表达为dB/μs或dB/cm的衰减系数值.可以由电位器刻度盘读数,查衰减系数定标曲线,求出衰减系数值;也可以由选通门电路任意选出反射脉冲回波列中的两个脉冲,送入与本机配合使用的视频脉冲对数差分放大器放大后,由电表指示或在X-Y函数记录仪上自动记录.     

普通铸造和低频电磁铸造7050铝合金电阻率-温度特性的研究

利用四端接线法测量以普通铸造(DC)和低频电磁铸造(LFEC)两种不同方法制备的7050铝合金的电阻率-温度曲线. 发现升温曲线在250℃有一斜率转变点,且LFEC样品电阻率随温度变化得要快;由室温至900℃的过程中,LFEC试样的液固相线温度均高于DC试样;而DC试样在900℃保温甚至降温至600℃电阻率都显著增大. 结合金相显微组织的观察,对上述现象进行理论分析. 关键词： 低频电磁铸造 电阻率 铝合金 洛伦兹力     

声速不均匀介质的光声成像重建算法

为提高声速不均匀介质的光声成像精度,提出一种基于反卷积的光声成像重建算法.本算法不需预先知道介质的声速分布.先通过探测到的光声信号构造出一个新函数,并用不同位置探测到的光声信号间的相关性来估计空间两点间的声波传播时间,以补偿声速的不均匀性.然后基于反卷积方法由该函数解出待测组织内的电磁波吸收分布.仿真研究结果表明,当介质声速差异在10%以内时,重建图像能正确反映待测目标的大小、位置和电磁波吸收系数,算法具有良好的抗噪性能.由于生物软组织内的声速差异一般小于10%,因此本算法是一种有效的光声成像重建算法.     

同轴电缆测量纳秒脉冲信号衰减的数字补偿

 为了减小较长的信号传输电缆对纳秒量级前沿测量信号波形的畸变,提出了一种同轴电缆信号衰减数字补偿的方法。该方法利用信号在电缆中传输的衰减特性,结合标定或者扫频所得频响进行拟合,得到电缆的频响特性函数,再对电缆的出口信号进行反补,可以重建入口信号。经过实验验证,此补偿方法可以明显改善信号传输系统的频响特性,对于实验中的100 m的SYV-50-7-2同轴电缆,补偿前传输带宽-3dB约在40 MHz处,补偿后传输带宽约为1 GHz。     

纵横波测已紧固螺栓轴向应力

本提出了用纵横波声时测已紧固螺栓轴向应力的一种新方法,解决了用超声精确地测已紧固螺栓应力问题,并且利用超声波沿轴向传播的波速同轴向应力以及三阶弹性常数的关系导出了螺栓应力同其材料声速特性、夹紧距离、温度及纵、横波声时的一种新关系,考虑了受应力作用时温度对声速的影响,简化了测量及计算过程,本还介绍了材料的声速特性实验及测量方法;实验结果表明应力低于２５０ＭＰａ,夹紧距离大于３０ｍｍ时,应力超声测     

用脉冲光声法测量固体介质中声速

提出了一种利用脉冲光声技术测量固体介质中声速的方法,建立了由YAG激光器和超声探测器组成的实验系统,脉冲激光在固体表面产生脉冲超声波,通过测量脉冲声波在固体内多次反射后的出射信号及固体的厚度,即可算出固体介质中的声速.对黄铜及铝的测量结果表明,这是一种准确性较高的固体介质中声速测量方法.该测量方法可作为综合设计性物理实...     

国产室温硫化硅橡胶的声学特性

本工作测量了国产室温硫化硅橡胶十个品种的纵波和拉伸波波速与衰减常数,考察了频率和温度对纵波波速的影响,并将其性能与常规透声橡胶进行了比较.研究表明,这些室温硫化硅橡胶的纵波衰减常数,声速频散和温度系数明显低于常规透声橡胶,并且有与液体十分相近的泊松比.     

环境因素对海-气界面低频异常声透射的影响研究

针对海中声源在海-气界面低频异常声透射问题, 根据两层媒质声传输模型, 分析了大气声速和密度与气压、气温、湿度及海水中声速和密度与海温、盐度间的关系, 研究了低频声透射和传输受温度、气压、盐度、湿度等因素的影响, 分析了各因素对声透射和传输的影响程度. 结果表明: 1) 声透射到大气中的声功率与气温、湿度负相关, 与海温、盐度、气压正相关; 2) 单极子与水平偶极子声源辐射到海中的声功率与海温、盐度负相关, 而垂直偶极子声源辐射到海中的声功率与海温、盐度正相关; 3) 声透射指向性与海温正相关, 与气温负相关; 4) 低频声透射受温度影响最大, 其次是盐度, 受气压和湿度影响较小, 垂直偶极子声源的声透射受温度影响大于水平偶极子和单极子声源.