基于传输矩阵法的任意变厚度环型压电超声换能器

变厚度环型径向振动压电超声换能器可以实现阻抗变换、能量集中,具有辐射面积大、全指向性等优点,在功率超声、水声等领域被广泛应用.由于求解复杂变厚度金属圆环径向振动的波动方程比较困难,本文使用传输矩阵法将变厚度金属圆环的径向振动转化为N个等厚度金属圆环径向振动的叠加,得到了任意变厚度金属薄圆环径向振动的等效电路图、共振频率方程和位移放大系数表达式,分析了锥型、幂函数型、指数型、悬链线型金属圆环的位移放大系数与几何尺寸的关系.在此基础上,推导了由任意变厚度金属圆环和等厚度压电圆环复合而成的压电超声换能器径向振动的等效电路和共振频率方程.为了验证理论结果的正确性,使用有限元软件进行仿真,所得一阶、二阶的共振频率和位移放大系数的数值解与理论解符合较好.本研究给出了任意变厚度金属圆环径向振动的普适解,为设计和优化径向压电超声换能器提供了理论指导.     

Global Attractivity of Positive Periodic Solutions for a Survival Model of Red Blood Cells

In this paper, we deal with a model for the survival of red blood cells with periodic coefficients x＇（g）=-μ（t）x（t）＋P（t）e^-γ（t）x（t-τ（t））,t≥0.（＊）A new sufficient condition for global attractivity of positive periodic solutions of Eq. （＊） is obtained. Our criterion improves corresponding result obtained by Li and Wang in 2005.     

磁致伸缩超声换能器阻抗匹配网络的设计*

根据磁致伸缩超声换能器的等效电路模型和阻抗匹配理论,该文设计了一种优化的型匹配网络。该网络具有调谐、变阻和滤波的功能,适用于工作在中低频超声频率范围内的磁致伸缩超声换能器系统的阻抗匹配。仿真和实验结果表明:接入该型阻抗匹配网络后,驱动电源与换能器之间实现了最大功率传输,换能器两端电信号的波形质量得到优化,换能器激励电流提升了40%。该研究可为大功率磁致伸缩超声换能器的应用提供技术支持。     

短圆管换能器辐射阻抗

辐射阻抗是换能器最重要的辐射声场特性参数之一,影响着换能器的谐振频率、频带宽度、效率以及辐射声功率等。随着圆管换能器半径和高度的不断变化,想直接得到声场瑞利积分的解析解是十分困难的。该文通过建立经验公式模型来解决此问题。首先,通过有限元软件计算圆管换能器辐射阻抗的数值解。然后利用MATLAB工具进行曲线拟合。经过反复逼近拟合,建立圆管换能器辐射阻抗经验公式模型。与刚性扩展模型计算出的傅里叶级数解相比,经验公式模型在kr值从0.03~10范围内与有限元计算结果更为吻合,验证了经验公式计算辐射阻抗的准确性。同时,在圆管更低高径比情况下,经验公式模型仍可较准确地计算辐射阻抗。     

时间反演聚焦经颅磁声电刺激仿真与实验研究*

无创脑神经调控技术是生物医学领域的研究热点,经颅磁声电刺激是利用静磁场和声场的耦合而产生的感应电场作用于神经组织,对大脑的目标位置进行刺激和调控的一项技术。颅骨的存在使超声在传播过程中发生相位畸变和幅值衰减,聚焦区域偏离,难以实现精准聚焦。该文基于时间反演法,模拟颅内点声源发射脉冲以及超声传播过程,计算各个阵元接收到的时间差,按照后到先发的原则发射脉冲进行聚焦刺激。与传统相控阵聚焦相比,焦点偏移现象基本得到解决,焦域横向、纵向分辨率均有所提高,提高了声束聚焦精度和感应电场峰值。通过搭建实验平台,将两种聚焦方法所测得的声场归一化处理,验证了时间反演法能补偿焦点偏移,并通过实验证实了超声换能器声场和产生感应电场分布存在较高的一致性。基于真实颅脑结构的虚拟点源时间反演聚焦可以实现无创、精准、灵活的经颅磁声电刺激,有助于推动精准神经调控技术的发展。     

声子晶体结构在功率超声换能器中的应用*

该文提出了一种二维声子晶体结构模型,并将该模型应用于横向尺寸较大的功率超声换能器的前盖板中,避免了形成耦合振动对换能器的影响,从而优化了该类换能器的工作性能。首先设计了一种具有近周期性结构的圆柱形孔的前盖板,然后研究了声子晶体结构前盖板散射体的半径大小和高度对换能器共振频率以及前盖板带隙的影响。结果表明,随着散射体半径和高度的增大,换能器的共振频率会随之发生改变,带隙范围也在发生变化,可以通过调节使换能器的共振频率处于声子晶体的带隙范围内,可以有效抑制换能器的横向振动。     

亥姆霍兹效应和文丘里效应复合型换能器设计*

为合理地从环境中获取能量为无线传感网络和微电子低功耗设备提供能量,该文提出了一种亥姆霍兹效应 和 文丘里效应复合型的换能器结构,收集环境中的能量转换为电能。该装置主要由文丘里管和亥姆霍兹共振器组成。声-结构-电多域耦合仿真,结果表明：换能器传递损失峰值以及电能最大值均发生在245 Hz处,系统共振时,能量转换效率最高。设计了整流桥调理电路与超级电容储能电路,开展了换能器的驱动能力测试,结果表明：换能器所产生的最高电压出现在结构的固有频率245 Hz处,计算得到功率为128.79 μW,实验与理论计算偏差为3.36%;换能器单元在空气压缩机气压为2 kPa的气流作用下可产生0.1148 V电压。     

考虑压头尖端曲率的弹塑性材料硬度的解答形式

结合近来发表的对金属材料采用球形压头的微压痕实验结果及Johnson对应原理，讨论了在传统弹塑性理论下锥形压头在计及压头顶端曲率半径影响时硬度的解答形式．进而得出结论：压头尖端曲率半径不是引起尺度效应的根源，相反，它会使尺度效应减弱．     

非线性转子的低频振动失稳机理分析

包括两部分内容：１）材料内阻作用下转子自激振动的局部分岔分析；２）考虑湍流因素的滑动轴承油膜力作用下转子轴承系统油膜失稳机理的全面分析。结果表明，非线性转子的自激振动表现出复杂的动力学现象，这些低频振动现象的揭示，为工程上转子故障的识别和预防提供了理论依据。     

球形磨粒和切削磨粒轮廓分形维数研究

选取 FAENA法作为计算磨粒分形维数方法 ,用试验法、现场收集和磨粒相片 3种方法收集了球形磨粒和切削磨粒各 5 0 0个样本 ,并进行了轮廓分形维数计算 .结果表明 ,这 2种磨粒在 80 0倍放大倍数时具有最好的统计分形 ,轮廓分形维数分布为正态分布 ,球形磨粒分形维数为 D(μD,σ2 )～ D(1.0 2 5 ,0 .36 89× 10 - 4) ,切削磨粒分形维数为 D(μD,σ2 )～ D(1.10 2 ,3.5 79× 10 - 4) ,这 2种典型磨粒轮廓分形维数分布参数的确定对磨粒的自动识别有借鉴作用