圆形平面换能器产生的二次谐波声场及对非线性声参量成像的影响

在利用二次谐波进行非线性声参量B／A层析成像中,发射换能器的声场特性,尤其是在近场区域的特性对成像结果的定性及定量分析极其重要。本文从理论及实验上分析了圆形平面活塞换能器在传播介质中产生的二次谐波声场,就其对非线性声参量成像的影响进行了分析和讨论．研究结果有助于在非线性声参量成像中降低重建误差,提高分辨灵敏度．     

压电式摆动圆柱形偶极发射换能器优化研究

为了实现偶极信号有效辐射,获得足够高的信噪比,全面分析弯曲波频散,本文提出了一种新型的频带范围为0.5–5 k Hz的压电式摆动圆柱形偶极声波测井换能器,并采用有限元方法对其进行了模拟和优化设计。此外,论文还对换能器进行了实验样机制作和实验测量,将实验测量与数值模拟结果进行了对比。研究表明,提出的新型偶极声波换能器比传统换能器具有更高的发射灵敏度,尤其是在低频响应范围。本文为新型偶极声波测井换能器的研发工作奠定了基础。     

合成近场校准基阵的方法研究

本文利用单根的束控线阵来构造一个虚拟近场校准基阵,使换能器能在它的近场直接测量辐射声场特性。通过利用改进的矩阵稳定技术,解决了求解束控线阵的束控系数时最小二乘解的稳定性和实用性问题。借助计算机仿真,研究了特定线阵条件下,合成近场测量基阵（Ｓ－ＮＦＣＡ）的近场空间的平面波均匀性与线阵间的间距、线阵的工作频率之间的关系。并以小球源为阵元合成一虚拟平面ＮＦＣＡ,用它对一平面喇叭换能器的近场测量得到远场指向性,并与远场实测结果比较,得到了相当吻合的结果。     

激光束畸变波前高频相位的恢复效果分析

运用逐次逼近迭代法恢复近场畸变波前的高频相位,定量分析了高频相位恢复效果与滤波器截止频率之间的关系,并进一步讨论了近场和远场光强噪声扰动对恢复效果的影响。研究结果表明:随着滤波器截止频率的增大,即对近场波前相位探测器要求的提高,逐次逼近迭代法的高频相位恢复效果会越来越好。此外,高频相位恢复效果随近场或远场光强噪声扰动的增大而变差,其中,近场光强噪声扰动对恢复效果的影响相对较小,而远场光强噪声扰动对恢复效果的影响则明显得多。在实际工作中,为了获得较好的近场高频相位的恢复效果,不仅需要合理地对近场低频相位测量提出要求,而且还必须尽可能减小光强分布测量的误差,特别是尽量减小远场噪声光强的影响。     

近场影响消除法测量声吸收系数

本文采用数值模拟方法理论研究了活塞式辐射器的辐射近场和采用“大”尺寸接收器接收对声场的平滑作用以及近场(及其过渡区域)对测量声吸收系数的影响.计算表明,在近场及其附近,用通常的方法测量声吸收系数将产生很大的误差.通过分析误差产生的原因,本文提出了近场影响消除法测量声吸收系数,并对a/λ=3、9,b=0、0.5a、a(a,b分别是辐射器和接收器半径)几种情况进行了数值模拟计算,结果表明,采用这种方法不仅能在近场区域进行测量,而且具有较高的测量精度.     

铁镓驱动弯曲圆盘换能器设计及振动特性研究

为了研究新型磁致伸缩材料——铁镓合金(Galfenol)在换能器中应用,本文设计了一种低频弯曲圆盘换能器。借助有限元软件仿真分析换能器振动模态,对换能器结构参数进行优化设计,并研制了换能器样品。利用激光测振仪测量了换能器空气中模态及不同电流驱动下振动位移,测得振动模态与仿真结果吻合,换能器空气中共振频率为913 Hz,辐射头能够产生的最大振动位移达到93μm,磁致伸缩材料达到饱和应变。结果表明:铁镓材料能够驱动弯曲圆盘换能器大振幅振动;铁镓作为磁致伸缩换能器驱动材料具有较好的应用前景。     

模式转换弯曲振动超声换能器的研究

本文研制了一种由纵向振动夹心式压电换能器和弯曲振动细棒组成的纵一弯模式转换弯曲振动超声换能器，从理论上分析了此类换能器的两种振动模式，井推出了其共振条件．实验表明，换能器共振频率的测量值与理论值符合很好，弯曲振动换能器的能量转换效率较高，性能稳定，在实际生产中具有广泛的应用．     

功率换能器电声效率测量的初步研究

本文初步研究了利用值流量热法,在牛角尖形量热计中,对功率换能器在实用功率状态下电声效率的测量.这种测量方法避免了已往在小信号情况下测量功率换能器电声效率的一些不足之处.其中对恒流量热法测量原理、量热计形式和吸收液的选择等都作了简要的讨论,并给出了部分换能器的测量结果.     

换能器前辐射头与轴向相平行方向的弯曲振动

复合棒型换能器前面的变截面组件在工作时常伴有弯曲振动现象，这在一定程度上会影响换能器的工作性能；利用复合棒型换能器的纵向振动基频与前辐射头弯曲振动的恰当耦合，可展宽换能器的频带。本文用有限元法，研究了前辐射头在声换能器组成中的弯曲振动问题，与测试结果相吻合。     

管梁耦合宽带换能器

对一种管梁耦合宽带换能器进行了研究,通过在圆环换能器中加入弯曲梁组成管梁耦合结构,增加有效工作模态,利用多模谐振耦合优化设计,可使换能器的工作带宽向低频大幅扩展.理论计算与实测结果均表明,管梁耦合换能器具备频带宽、功率大、尺寸小、深水性能好等特点,兼具圆环换能器与弯张换能器的优势,工作性能优良,设计灵活多变.