用脉冲法研究多孔性材料的声反射

本文提出当脉冲声源和接收点在同一条垂直于材料表面的直线上时,声脉冲从多孔材料反射的研究。由实验入射和反射声脉冲利用DFT计算了反射声波的传递函数。在把材料假设为理想多孔性材料的前提下,理论上可以计算反射声波的脉冲响应,计算中考虑了局部反应和延伸反应材料,通过球面波和平面波计算的比较,提供球面波对反射声波传递函数的影响量,对一多孔材料层,也研究了材料中的反射。     

焊缝结构中超声相控阵聚焦声场的数值模拟及分析*

针对焊缝内相控阵声场聚焦问题,建立焊缝结构中多高斯声束法的相控阵声场计算模型,分别用直接聚焦和底面反射聚焦两种方式对焊缝内部的相控阵声场进行数值模拟,分析不同方式下的相控阵聚焦声场特性,讨论不同区域适用的聚焦方式,分析了界面倾斜角度对聚焦效果的影响。结果表明,在相同焊缝结构条件下直接聚焦的方式更适合对厚壁焊缝的中下部进行聚焦扫描,在焊缝上表面附近,当声束偏转角大于80°时,直接聚焦方式无法有效聚焦;反射聚焦的方式更适合对焊缝上表面附近区域进行聚焦扫描,随着焦点深度增加,反射聚焦的声束偏转角增大,当声束偏转角大于55°时,反射聚焦无法形成明显焦点;两种聚焦扫描方式可形成有效的互补。当设置的焦点固定时,直接聚焦的实际焦点随界面倾斜角度增大向预设点远处偏移,而反射聚焦的效果基本不受倾斜角的影响,实际焦点始终在预设焦点附近。     

车载光电系统电视摄像机光学系统设计及杂散光分析

设计了一款双视场电视摄像机,小视场用于对目标的跟踪,大视场用于捕获和观察目标,两视场光学系统的传递函数MTF在50 lp/mm频率处均大于0.6,点列斑直径均小于像元尺寸5.5 μm,畸变均小于0.1%。两视场共用一个面阵CCD成像器件,通过分光棱镜分光。由于在该光学系统中分光棱镜表面反射会产生杂散光,形成鬼像。因此,利用LightTools软件对系统进行了杂散光的仿真分析。分析结果表明:大视场的半视场角在5.7°～7.6°之间和小视场的半视场角在2.6°～3.5°之间的入射光线被分光棱镜下表面反射后,以及小视场的半视场角在-2.7°～-3.5°之间的入射光线被分光棱镜后表面反射后, 变成杂散光,聚焦到像面, 形成鬼像,采用在分光棱镜后方设置消杂光光栏的方法来抑制杂散光。验证结果表明,仿真分析准确,提出的消杂光措施有效。     

用声传递函数确定骨组织的特性

用双加速度计在体和离体测试了骨组织的声传递函数。结果表明:骨组织具有声低通滤波特性,且可产生多种振动模式。声传递函数的特征因人而有较大差异,但同一对象左右两肢的测试结果可以对照。声传递函数的主频能很好地反映骨的缺陷大小,可用于诊断骨病和估计骨折愈合程度。     

人体肺胸系统声传递函数研究

本文应用同态信号处理，从肺音信号中分离出肺音音源与肺胸系统的声传播效应，获得了肺胸系统的声传递函数．实验结果表明：肺胸系统相当于声低通滤波器，胸廓系统具有声低通滤波特性，异常状态下，系统的声传递函数与正常肺胸系统的声传递函数有明显差异．     

超短焦偏振折反射虚拟现实镜头设计方法

超短焦偏振折反射虚拟现实（VR）镜头是新兴的近眼显示光学解决方案，能满足用户对大视场、大出瞳和高清晰度的需求。本文详述了超短焦偏振折反射VR镜头的光路原理，说明了偏振折反射VR光学方案相较于传统VR光学方案的优势，并研究了低应力镜片的设计方法。为增加设计自由度，提出将非球面转化为环形拼接非球面，并介绍了拼接非球面的数学描述与优化策略。针对不同视场的像质差异问题，引入了像质自动平衡优化算法。采用上述方法先后设计了47°视场角和96°视场角的两款超短焦偏振折反射VR镜头，在像质平衡优化后，全视场调制传递函数值较采用普通非球面的系统提升了0.35以上。研究结果证明了环形拼接非球面在VR镜头设计中的可行性与高自由度优势，并体现了像质平衡优化算法的实用性。介绍了超短焦偏振折反射VR镜头的研发流程，原理样机的测试结果验证了该光学系统的良好显示性能。本文提出的设计方法对VR近眼显示设备的高清化与轻量化发展具有指导意义。     

硫化镉中激子性极化声子的发光

在电磁场和极化场的强耦合区,固体的光学性质可以用极子的概念来很好地加以描述。对于激子性极化声子,在反射谱的情况已经得到了实验和理论之间的定量吻合。对相应发光的光谱尽管极子效应的重要性已经很清楚,但对它的了解还很少。我们对CdS晶体在紫外激发下的A_(N=1)极子的发光进行了综合的实验研究,在2°K到80°K的温度范围里,样品放置在不同的几何位置进行了与角度有关的测量。结果指出也可以用与描写反射谱相似的形式来解释发光光谱。     

水声材料低频声性能的行波管测量

发展了一种测量水声材料声学性能的行波管测量技术,能够在实验室充水管中模拟海洋水温水压环境,对样品的声学参数实施低频范围的测量。被测样品置于声管中央,声管两端配置一对发射器。应用主动消声技术使样品的透射声波在声管次发射器表面的反射可忽略,在管中建立起行波声场。然后,通过分别计算样品两边声场中每一对水听器的传递函数,得到样品的反射系数和透射系数。测量系统声管的内径为Φ208 mm,工作频率范围为100～4000 Hz,最高静水压为5 MPa。对水层和层状不锈钢样品的反射系数和透射系数进行了实际测量和理论计算,结果表明,测量值和计算值有较好的吻合,测量不确定度不大于1．5 dB。     

超大视场折反射全景光学成像系统设计

折反射全景光学成像系统具有平面对称光学系统的成像特性,提出应用光焦度控制方程和超大视场光学系统六阶波像差理论来初步确定系统结构初始参数,在此结构基础上,应用Zemax软件对其进行设计和优化,得到了一款仅由1块偶次非球面反射镜和6块折射透镜组成的折反射全景光学成像系统。该系统工作在可见光波段,全视场角范围为12°～178°,F数为3.5,其像差得到了较理想校正,调制传递函数在空间频率40 lp/mm处均大于0.37,成像性能较好,满足实际应用要求。同时,对设计的系统进行了公差分析。     

水下材料吸隔声性能测试近场长脉冲传递函数法

为消除有限空间壁面反射对大样水下材料声学性能测试的影响,利用传递函数法和脉冲法测试原理,建立声波垂直入射情况下水下材料吸隔声性能测试近场长脉冲传递函数法,10mm均匀钢板模型声学性能试验表明,压力环境下钢板反射及隔声性能测试值与理论值基本一致,反射系数测试偏差小于0.1,隔声量测试偏差小于1dB,可以采用近场长脉冲传递函数法测量声波垂直入射情况下材料声学性能,可有效克服边界反射对测试的影响。     

入射角对Al0.5Ga0.5As-AlAs分布布拉格反射器反射光谱的影响

采用传输矩阵法对Al0.5Ga0.5As-AlAs材料的发光二极管分布布拉格反射器进行入射角的反射光谱研究,计算发现反射偏振光p和s随入射角的增大呈“V”形变化,在49.8°处有最小反射值。不同入射介质[以空气和限制层(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P材料]下的反射光谱受入射角的影响差异很大,其中入射角对空气入射介质的反射谱影响较小,由0°入射的反射率88.13%降至45°的84.94%,反射峰值波长蓝移仅10 nm;但入射角对(Al0.7Ga0.3)0.5In0.5P入射介质的反射谱影响很大,仅从0°到45°入射,反射率降幅就超过45%,反射峰值波长蓝移超过127 nm。为了减缓这种影响,提出了多波长布拉格反射器结构设计。计算表明多波长分布布拉格反射器在0ο~45°的入射角内比传统的分布布拉格反射器有更好的光谱特性,这对提高发光二极管的出光效率有现实意义。     

大口径干涉仪系统传递函数校准

 波前功率谱密度(PSD)被用于评价ICF激光驱动器光学元件在中频区域的波前误差。目前主要采用大口径相移干涉仪检测ICF光学元件的波前畸变,通过付立叶变换获得波前的PSD分布。相移干涉仪在较高空间频率分量的测量上存在失真效应,因此需对干涉仪的空间频率传递函数进行校准。本文采用位相比较法测量大口径相移干涉仪的系统传递函数。我们采用衍射光学元件的制造工艺,设计、制作了标准的透射和反射位相元件,比较理论计算值与实测PSD值,分别获得了大口径相移干涉仪透射、反射测量模式的系统传递函数。     

微光彩色夜视光学系统设计与像质评价

为了充分利用可见光和长波红外所蕴含的不同信息进行数据融合、彩色显示,分析了3种不同类型双波段光学系统及其成像性能,设计了全折射光学系统、折反射光学系统和离轴三反射双谱光学系统。采用不同的分光形式,反射可见光波段,透射长波红外波段,使3种不同类型光学系统的全视场角和相对孔径分别为5°和1∶1.7;光学系统在可见光波段成像质量对应的空间频率50 lp/mm处的MTF=0.60,在长波红外波段成像质量对应的空间频率15 lp/mm处的MTF=0.30。对不同结构类型的系统特点进行分析和讨论,给出了各种像差曲线和光学传递函数曲线,为多波段彩色夜视设计了不同类型的光学系统。     

早期反射声图谱的本质及瞬态扩散系数

厅堂内一点接收到的各早期反射声,对该点的音质影响很大。但一般从示波器上所摄得的早期反射声图诸,有时并不可靠.为了在设计过程中对这些反射声图谱进行比较或改进,可以利用计算机和以瞬态扩散的概念为基础,从各早期反射声在时间、空间和幅度三方面扩散是否均匀来考虑,定义出一个单一的量瞬态扩散系数D.利用D就可以对厅堂内各点或各厅堂之间的反射声图谱定量地进行比较.D也可用于厅堂内瞬态响应的分析和研究.     

肺音信号的非线性检测与肺胸系统声传递特征研究

利用高阶累积量从肺音信号中提取肺胸系统声传递函数。肺音信号存在着多种干扰噪声，其综合可视为高斯噪声，用高阶累积量对非高斯ＡＲ模型的高斯噪声抑制能力进行了仿真研究。在肺胸系统正常和机能异常情况下对肺泡呼吸音、哮鸣音、喘鸣音和破裂音进行了分析。实验结果表明高阶累积量能够很好地提取由于肺部机能异常引起的肺胸系统声传递函数的变化。     

倾斜金属线条反射阵对声表面波的反射特性

本文讨论了晶体表面倾斜金属线条对声表面波的反射特性,利用简单模型和多次反射模型详细讨论了等线宽、等周期金属线条反射阵的声场分布和反射特性。另一方面,利用扫描激光探针的方法测量了上述反射阵引起的声表面波反射声场,且比较了理论和实验结果,说明反射阵中多次反射声波不能忽略,利用多次反射模型能够较好地说明声场变化的一些现象。     

基于刀口法的视频内窥镜调制传递函数测量

为完善医用硬性内窥镜成像质量的检测方式,设计了基于刀口法的内窥镜调制传递函数测量系统。建立了刀口扫描法的理论模型,通过CMOS对高精度扫描的刀口像的灰度值进行采样获得刀口扩散函数,再将其进行微分和傅里叶变换得到内窥镜的调制传递函数。实验对0°鼻窦镜进行多次测量,经过分析计算得到的调制传递函数曲线较为稳定,结果表明该系统能够实现对内窥镜调制传递函数的自动化测量。     

有限入射声束在液固界面声反射的数值研究

采用将有限声束分解为一系列平面波的方法，对液固界面声束的声反射问题进行了数值研究，结果表明，当声束入射角为瑞利疲激角时，反射声速有明显位移；当声束在液固界面“掠射”时，反射声速显著变宽，文中还讨论了束宽对反射声速横截面上声场分布的影响。     

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。     

脉冲镜反射回波及其表面曲率效应

本文由刚性球目标的回波时域结构与反射面的空间分布之间的关系,研究了刚性目标表面曲率对脉冲镜反射回波波形的影响和棱角反射回波的特性。在高频反射区域,镜反射回波同人射波波形相同;在低频或谐振散射区域,光滑曲率表面的脉冲镜反射回波特征是在主回波后有时间扩展,它是由曲率反射面产生的,称为回波的曲率效应;曲率效应与频率、反射角度有关。棱角是表面曲率的特殊情况,弯曲棱角的传递函数与频率的1／2次方成反比,因此,脉冲反射波形产生畸变,称为回波的棱角效应;直棱角的传递函数与频率无关,反射波形与入射波形相同。