基于静力悬浮原理的单晶硅球间微量密度差异精密测量方法研究

单晶硅球间微量密度差异测量是阿伏伽德罗常数量子基准定义的重要研究内容, 也是半导体产业中高纯度单晶硅制备工艺质量控制的主要方法. 为了改善现有非接触相移干涉法测量装置复杂和静力称重法测量不确定度低的特点, 根据单晶硅密度精密测量需要, 实现了一种基于静力悬浮原理的单晶硅球密度相对参比测量方法. 通过改变静压力和温度进行三溴丙烷和二溴乙烷混合液体密度的微量调节, 分别使两个待测单晶硅球在液体中悬浮, 根据悬浮状态时的液体温度和悬浮高度计算出待测单晶硅球密度差值. 通过双循环水浴和PID温度控制系统实现±100 μK的恒温液体测量环境. 通过图像识别和迭代拟合算法实现单晶硅球悬浮高度的测量. 使用PID静压力控制系统实现单晶硅球的稳定悬浮控制, 同时减少Joule-Thomson效应引起的液体温度改变. 利用静力悬浮模型中的温度变化和静压力变化线性关系准确测量出标准液体的压缩系数. 试验结果表明, 这种测量方法可以避免液体液面张力的影响, 测量相对标准不确定度达到2.1×10^-7, 能够实现单晶硅球密度差值的精密测量.     

水下目标辐射噪声中单频信号分量的检测:理论分析

在理想情况下高斯噪声背景下高斯信号的最佳检测问题已受到很多关注,它是被动声呐采用能量检测的理论基础之一.但是理论与实验都已证明,舰船辐射噪声中存在着单频信号分量.在小信噪比下,单频信号的检测必须采用有别于宽带能量检测的方法.本文讨论在小信噪比下检测单频信号分量的几种不同的理论方法,包括自相关检测、FFT分析、自适应线谱增强等,计算了它们的增益.指出分段FFT检测具有明显的优势,对可能出现的单频信号分量的频率漂移具有较好的宽容性.     

具有压电分流电路薄板的吸声特性Ⅱ.数值和实验分析

利用数值计算和实验方法研究了压电分流阻尼技术控制薄板吸声特性的机制,分析了串联电阻和电感与薄板吸声系数、相对声阻和相对声抗之间的关系.数值计算和实验结果表明:通过调节分流电路中电感和电阻等参数,可使电路谐振和机械谐振出现强耦合,进而明显提高薄板一阶模态处的吸声系数和吸声带宽.     

一种确定光纤传感器中3×3耦合器输出信号相位差的新算法

本文提出了一种基于Bessel函数展开,在频域内精确确定光纤传感器3×3耦合器输出信号相位差的算法。在Mach-Zehnder干涉仪原理的基础上,通过建立3~3耦合器输出信号的数学模型和利用耦合器输出光功率的Bessel展开,完成了算法的理论推导,并且在实验室中进行了声学实验。数据处理结果表明,该算法能够较精确地确定3×3耦合器输出信号的相位差,且相位差与调制频率无关,与理论相符。     

一种抗噪分形维计算方法及其在声纳图像识别中的应用

用于计算图像分形维的差分盒计数法(DBC)和鲁棒差分盒计数法(RDBC)都对脉冲噪声和斑点噪声较敏感,为此本文提出一种抗噪差分盒计数法(NRDBC),利用剪切局部标准差(TLSD)来计算图像分形维,由于TLSD可有效滤除脉冲噪声和斑点噪声、且对高斯噪声敏感性小,因此NRDBC能对有噪图像进行可靠的分形维估计。利用多分辨率的DBC、RDBC和NRDBC对混有高斯噪声、脉冲噪声和斑点噪声的7种Brodatz纹理以及3种海底的侧扫声纳图像进行了分类实验,结果表明,本文提出的NRDBC可获得更高的识别率和更好的抗噪性。     

关于液体内大规模声处理中空化研究的几点思考——再论声空化工程

再次强调了大规模液体中超声处理、以及为此目的研究声空化的重要性。提出了对这项应用中声空化行为的几点思考,重点是关于声空化的"强度"以及关于电动力式和流体动力式两类产生空化系统所产生空化的不同特性。     

基于平底孔反射体的双晶直探头测量模型

双晶探头在无损检测领域有着重要的应用,因而有必要建立一个超声测量模型来深入了解这类换能器的特点.通过将一个基于传递矩阵的多高斯声束模型和一个基尔霍夫近似方法获得的散射模型有效结合,建立了一个完整的纵波双晶直探头测量模型,用于预测平底孔缺陷体的回波信号.对比分析了平底孔反射回波信号的模型计算结果与实验测量结果,验证了该测量模型的准确性. 关键词： 超声测量模型 双晶直探头 多高斯声束模型     

可模式识别的水声成像方法

提出一种在自由环境中可以进行模式识别的水声成像方法。利用角域滤波将空间不同入射方向的平面波在阵元域中进行分离,在成像扇面内按要求设计一系列角域带通滤波器,这些滤波器的输出就是从角通带内入射的平面波在阵元域中的快拍数据,可以实现要求输入为阵元域特性数据的目标识别和底质分类等专用的模式识别算法,角域滤波器输出的平面波快拍数据的幅度作为像素值进行水声成像。采用角域滤波的方法可以进行水声成像得到所需要的声图,并且每个像素对应着相应点目标远场平面波入射到接收阵时所产生的快拍数据。仿真和实验数据处理结果表明,采用角域滤波和利用常规波束形成所得到的声图是一样的,并且两种成像方法具有相同的稳健性。      

声表面波梁式加速度传感器的优化设计

为获得传感器的优化设计,对一种声表面波梁式加速度传感器敏感机理进行了研究。从声波波动方程出发,结合有限元分析以及微扰理论对加速度作用力作用下声表面波传播特性进行分析,以此构建梁式声表面波加速度传感器敏感机理的理论模型,特别分析了压电梁材料及几何结构、振子质量对传感响应的贡献以确定传感器优化的几何参数。为验证理论分析结果,实验研制了基于ST-X石英悬臂梁结构的差分振荡式声表面波加速度传感器,并利用精密振动台对所研制传感器性能进行评价。实验结果显示,在给定加速度测试范围内,采用ST-X石英梁并延长梁长度、降低梁厚度以及采用较大的阵子质量将有效的改善传感器检测灵敏度,在±2 g范围内加速度灵敏度可达27 k Hz/g,且实验结果很好的验证了理论模型。     

检测声学应如何面对时代的发展

检测声学是以声波作为载体,采集信息,在不损坏被检对象的情况下,探测其内部的缺陷或目标,测量其物理和力学性质,分析其组织结构作媒质的质量评价等.它是工业上的医生,资源勘探的侦察兵,探索物质结构的利器.声学检测涉及到几乎所有各个工业部门,已成为这些部门中为保证质量、保证安全、保证效益的一种不可缺少的技术.作为一门专业技术,它所涉及部门之广,领域之深,对工业发展和国防建设影响之大,不可代替作用之独特,是一般的其它专业技术无法与之比拟的.这样一个重要的学科和技术,在我国经济高速发展中,检测声学学科和声学检测技术应该是大发展的有利时机.