周期性管柱信道的声波通信技术研究综述

井下声波通信技术利用周期性管柱信道实时传输声波数据，相比于其他通信方式，具有适应性好、复杂度低、传输效率高等优点，在随钻地质导向、油水井监测等方面有广阔的应用前景，是发展智能油田的关键技术之一。本文主要综述上世纪90年代以来关于信道物理模型、信道容量、声信号调制与接收方法等关键问题的研究历程，并对通信系统的设计要点与国内外相关产品的现场应用进行梳理，为后续的技术改进提供依据。     

耳蜗结构对低频信号频散特性的影响

耳蜗是人体最为精密的力学元器件,能处理频率从几十到几万赫兹的声信号.实验研究表明,声波进入耳蜗后,沿着基底膜传播,基底膜能够将不同频率的声信号分散到不同的位置,并为位于基底膜上的毛细胞所感知,就像一个天然的Fourier(傅里叶)滤波器.在von Békésy行波理论框架体系下,基于Manoussaki等的三维螺旋基底膜流固耦合耳蜗模型,考虑耳蜗导管高度和基底膜刚度均为纵向梯度变化,推导出基底膜声波传播的频散方程,分别分析了基底膜刚度和耳蜗导管高度对频散特性的影响.发现耳蜗内淋巴液的存在大大提高了耳蜗对低频信号的处理能力,且捕获频率随基底膜刚度和耳蜗导管高度的减小而降低,两者梯度变化在声信号调制中起协同作用.最后,以人、沙鼠和豚鼠的具体耳蜗参数为例,得到3种生物耳蜗频率-点位图,并验证了低频段模型预测的正确性,比较分析了耳蜗频散功能与生物适应性之间的关系.     

求解二维多区域声波散射问题的边界元方法

对于多散射区域的声波散射问题的外Neumann边值问题,用单层位势来逼近每个散射域上的散射波,再利用位势理论的跳跃关系将问题转换为第二类边界积分方程组的求解问题,然后用Nystrom方法进行了求解.对多个随机散射区域的声波散射问题,数值例子体现了该求解方法的可行性和准确性.     

一种多频局域共振型声子晶体板的低频带隙与减振特性

设计了一种多频局域共振型声子晶体板结构, 该结构由一薄板上附加周期性排列的多个双悬臂梁式子结构而构成. 由于多个双悬臂梁式子结构的低频振动与薄板振动的相互耦合作用, 这种局域共振型板结构可产生多个低频弯曲波带隙(禁带); 带隙频率范围内的板弯曲波会被禁止传播, 利用带隙可以实现对薄板的多个目标频率处低频减振. 本文针对这种局域共振型板结构进行了简化, 并基于平面波展开法建立了其弯曲波带隙计算理论模型; 基于该模型, 结合具体算例进行了带隙特性理论分析. 设计、制备了一种存在两个低频弯曲波带隙的局域共振型板结构样件, 通过激光扫描测振仪测试证实该结构存在两个低频带隙, 在带隙频率范围的板弯曲振动被显著衰减.     

体声波力传感器灵敏度的微分-综合分析法

为了分析基于应力/应变效应的体声波(BAW)力传感器的敏感机理、准确计算其灵敏度,提出了一种用于BAW力传感器灵敏度分析的微分-综合分析法。该方法借鉴了微积分的原理,在Mason等效电路模型中将一个完整的BAW谐振器替换为多个谐振器微元的并联,从而将谐振器有源区面积A上应力/应变场的有限元计算结果与压电薄膜材料的力学特性、谐振器微元的电声学特性关联起来;最后,在射频电路仿真软件中进行等效电路的综合,得到整个BAW谐振器在应力/应变场作用下的阻抗特性曲线及其串/并联谐振频率。当BAW谐振器微元的划分足够细密时,获得的灵敏度分析结果将足够精确。为了论证该方法的原理,给出了一个直观的校核案例。以一个嵌入式FBAR结构的四梁BAW加速度计表头为例,介绍了该方法用于BAW力传感器灵敏度分析的详细过程。虽然案例中只讨论了一种应力/应变型BAW力传感器的单一力敏机理,但该方法具有普适性。并且,当谐振器微元小到接近其压电材料晶格的尺度时,就能与压电薄膜的力-声-电特性的第一性原理计算结果关联起来,实现从微观材料特性到介观器件物理的多尺度计算。     

新型掺碳二氧化硅-薄膜体声波谐振器结构及其仿真验证

一定厚度的低声阻抗支撑层可以在薄膜体声波谐振器(FBAR)与衬底之间形成声学隔离层,防止声波泄漏到衬底当中。掺碳二氧化硅(CDO)是一种低声阻抗材料,对FBAR具有较好的温度补偿效果,可以作为FBAR与衬底之间的声学隔离层,从而构成一种新型的CDO-FBAR。为了分析CDO-FBAR与通孔型FBAR相比性能是否退化,以及CDO声学隔离层所需厚度,采用多物理场耦合仿真软件分析了CDO-FBAR和通孔型FBAR的谐振频率、Q值、有效机电耦合系数和S参数,并提取了CDO-FBAR纵向振动位移。分析结果表明:CDO-FBAR的谐振频率整体向下漂移;CDO声学隔离层导致S参数的寄生干扰;由于声学损耗增加,Q值略有降低,其中并联谐振点处的Q值降幅更大;有效机电耦合系数略有降低;声波传播到声学隔离层中9 m处就完全衰减,即只需要9 m厚的CDO声学隔离层就能在FBAR与衬底之间形成有效的声学隔离。由此,仿真验证了这种新颖的CDO-FBAR结构的可行性。     

非均匀介质中声波的远场分布的性质

本文运用泛函分析和积分方程的方法,讨论了非均匀介质中声波的远场分布的性质,并应用Тихонов正则化方法讨论了不适定的逆散射问题.     

Cr75Fe16Mn9合金的低频内耗

测量了自旋密度波材料 Ｃｒ７５ Ｆｅ１６ Ｍｎ９ 的低频内耗,实验温区为１００ —６００ Ｋ,测量频率低于１０ Ｈｚ ．在高于 Ｎéｅｌ 温度的顺磁相中观察到４５０ Ｋ 附近的内耗峰和相应的总模量的跳变,反映了合金中各组分的自旋状态在微区内的无序有序转变．在２００ —３００ Ｋ 之间观察到一个宽的内耗峰区,它是由２８０ Ｋ 的单峰和２７０ —２２０ Ｋ 延展的宽峰组成,其相对应的总模量表现为宽范围的少量减小．此宽峰可能与该合金中自旋密度波反铁磁转变以及磁多相共存有关．实验表明,内耗在探测固体中包括电子结构在内的微结构的改变中将是灵敏和有效的．     

利用远场模式反演声波阻尼系数

1．引言声波反散射理论在二十世纪的数学物理领域占有重要的地位,在这方面已有大量的研究工作,而对声波反散射理论的研究,大量的研究才是近十多年的事＞51．由于声波反散射理论在雷达、声纳及地球物理勘探等领域的迫切需要,对反散射理论及计算方法的研究有着广泛的应用前景．本文研究时间调和声波的反散射问题,利用散射波的远场模式（farfieldPattern）反演边界条件中的阻尼系数．考虑在均匀介质中传播的声波,此声波碰到一个无限长的柱体．设柱体的截面DCRZ,母线平行于。轴,设人射波为平面波。如）二exphkx·叫,其中k为波数,a为…     

解高维广义对称正则长波方程的Fourier谱方法

１引言对称正则长波方程（ＳＲＬＷＥ）是正则化长波方程（ＲＬＷＥ）的一种对称叙述［１］用于描述弱非线性作用下空间变换的离子声波传播．［１］得到了方程组（１．１）的双曲正割平方孤立波解、四个不变量和数值结果、明显地,从（１．１）中消去ρ,得到一类正则长波方程（ＲＬＷＥ）代替（１．２）中第三项、第四项对ｔ的导数为对ｘ的导数,得到Ｂｏｕｓｓｉｎｅｓｑ方程．［２］对一类广义对称正则长波方程组提出了谱方法,证明了古典光滑解的存在性和唯一性,建立了近似解的收敛性和误差估计。［３］研究了高维对称正则长波方程整体…