调频激励增强微气泡的次谐波理论和实验研究

超声造影剂的次谐波成像可以提高造影组织比，提供更好的图像质量. 提出一种利用调频脉冲激励以增强造影剂微气泡产生的次谐波新方法. 基于修正的Church方程，从理论上讨论了次谐波的产生与调频激励声压的关系及产生阈值，并且实验证实了优化调频信号的带宽及调频时间可以提高次谐波信号幅度及改善主瓣和旁瓣特性. 理论与实验表明，与传统脉冲信号激励相比，调频信号激励产生的次谐波幅度可提高约22dB. 关键词： 调频激励 超声造影剂 微气泡 次谐波     

虚拟声屏障的数值及实验分析

虚拟声屏障(Virtual Sound Barrier,VSB)由若干控制声源和误差传感器构成,使用有源噪声控制方法在噪声环境中产生局部安静区域,“阻隔”声音但不“阻隔”空气和光,像一个无形的屏障对声音起作用。本文建立立体结构的VSB系统模型,从数值模拟和实验两方面说明在噪声来自于多个方向的普通房间中,通过该系统产生人头大小的静区是可行的。数值模拟表明即使在中频VSB系统也有良好的降噪效果。实验给出一种实用的圆柱状分布的16通道的VSB系统,在中低频条件下产生人头大小的静区,降噪可达10 dB以上。     

有源声屏障中误差传感器的位置优化

有源声屏障利用有源控制系统提高声屏障低频段的降噪效果。有源控制系统中误差传感器的位置对整个系统的降噪效果有较大的影响。通过数值模拟和实验研究误差传感器的位置优化问题,得出了有源控制系统中误差传感器摆放位置的两条结论:(1)所介绍的三种摆放中,误差传感器的位置在次级声源的正上方时,有源控制系统在屏障后方声影区引入的新增插入损失最好,特别是对于距离屏障较远的区域;(2)当误差传感器的位置在次级声源的正上方时,误差传感器与次级声源间的距离存在一个最优距离使得屏障后方声影区的衍射声得到最好的降低。     

微气泡激发的声微流对细胞声孔效应的影响

理论及实验研究了微气泡激发的声微流对声孔效应的影响。实验采用低幅度(0.05~0.3MIPa)连续超声波信号照射MCF-7细胞,PEI:DNA的复合质粒和造影剂气泡的混合溶液,通过扫描电子显微镜测量细胞膜声孔效应。结果表明声孔大小随着激励声压的幅度和照射时间的增加而增大,平均孔径范围为100 nm~1.25μm。基于Marmottant微气泡振动模型的理论计算结果表明微气泡振动所产生的声微流引起的剪切力在低幅度超声引发声致穿孔作用中起着关键作用。      

声光协同作用下金纳米颗粒表面空化泡的动力学研究

在激光和超声的协同作用下,金纳米颗粒表面会产生空化气泡。本文通过观察各种参数条件下空化泡的振荡变化,研究了激光光热、超声空化及其协同效应。研究发现,光热作用和激励声压的改变可以调节气泡的动力学过程,光热效应的增强有利于气泡的膨胀,激励声压的增加可以提高气泡运动的剧烈程度。两者的协同作用可以使气泡稳定存在并经历不同的振荡过程。此外,激光与超声协同方式的变化对气泡的运动过程有一定影响。      

超声多普勒检测动脉内出血的多维度复合模型研究

建立检测内出血点的量化技术有助于进一步提高超声止血的效率。提出了描述动脉血管内出血的多维度复合模型。由一个描述破裂血管的二维模型和一个描述下游血管系统响应的一维模型组成。计算机仿真及初步的活体实验结果证明了理论模型的有效性,并表明内出血时的血流速度波形会产生大幅度单波峰或收缩速度峰的相位延迟,该结果可作为自动快速检测血管破裂的量化参数。      

超声波降解有机物溶液的气泡动力学研究

在超声波降解有机物溶液过程中,超声空化产生的高温高压以及空化泡振荡产生的激波在有机物溶液的降解中发挥重要作用.本文通过对超声波作用下气泡动力学的研究,讨论了超声波声压、频率、气泡初始半径等参量对有机物溶液降解效率的影响.研究发现,存在使降解效率极大的声压和频率。在空化稳定的情况下,存在一个使降解效率极大的气泡初始半径,降解效率随着黏滞系数的增大而减小。研究还发现,双频超声作用的空化效果比单频超声作用时强,与双频超声作用下有机物溶液降解率较大这一实验结果一致。      

声波在有裂纹的固体中的非经典非线性传播

固体材料的无损检测是一个非常重要的课题,带裂纹的固体材料显示非经典非线性声学现象,本文对此现象进行了实验和理论研究。从实验上一维观察到此现象,发现奇次谐波振幅与基波振幅呈平方关系,与理论预计基本吻合;理论上从二维的角度数值模拟了声波在有损耗的带裂纹的固体中的声传播,并讨论了经典非线性和非经典非线性对声传播的影响,发现裂纹的贡献主要体现在非经典非线性上。分析了样品中裂纹的宽度和位置与非线性声参数的关系,在靠近样品中心的两个对称区域以及距离声源较近点,非线性声参数对样品的破损较为敏感,而在中央和距声源最远端敏感性较低;随着裂纹宽度的扩大,非线性声参数也开始变大,但在破损区域蔓延到棒边缘之前,有下降的趋势。      

稀土配合物掺杂凝胶的原位光声光谱研究及其共发光效应

采用溶胶-凝胶方法,制备了Ln(Sal)₃·H₂O(Ln3+∶La3+, Nd3+, Tb3+; Sal: 水杨酸) 稀土配合物掺杂的二氧化硅凝胶样品。首次采用光声光谱对稀土配合物在凝胶中的形成进行研究。结果表明,经110 ℃热处理后,Tb3+, La3+和Nd3+配合物掺杂的凝胶样品在配体吸收处的光声强度依次明显增强;而对仅在室温陈化、干燥的湿凝胶样品,其配体吸收处的光声强度几乎完全相同。研究发现,未经适当的热处理过程凝胶样品中稀土配合物尚不能形成。结合荧光光谱,分析了凝胶中稀土离子配位环境的变化和稀土配合物的形成。首次发现了稀土芳香羧酸配合物掺杂凝胶的共发光效应,考察Tb_0.8Gd_0.2(Sal)₃·H₂O和Tb_0.8Nd_0.2(Sal)₃·H₂O配合物掺杂的凝胶样品,发现Gd3+离子的引入了增强了凝胶样品中Tb3+的发光效率,而Nd3+离子的引入明显减弱了凝胶中Tb3+的发光,并对共发光效应可能的机理进行了讨论。     

脉冲光声量热法测量 n-C_4H_9Co(Salen)H_2O的Co-C键离解能

时间可分辨的脉冲光声量热法(Ｔｉｍｅｒｅｓｏｌｖｅｄｐｕｌｓｅｄｐｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ,ＰＡＣ)是一种能在纳秒至微秒的时间尺度内研究由激光诱导的光化学和光生物学反应的有效方法［１～５］。我们利用光声量热检测系统测量了席夫碱类型的辅酶Ｂ１２模型化合物ｎＣ４Ｈ９Ｃｏ（Ｓａｌｅｎ）Ｈ２Ｏ的Ｃｏ-Ｃ键离解能,得到了有意义的结果。１实验实验中激发源为波长３５５ｎｍ的脉冲激光(脉冲宽度８ｎｓ,重复频率１０Ｈｚ),采用的量热参比为二茂铁(Ｆｅｒｒｏｃｅｎｅ)甲醇溶液,它在３５５ｎｍ处的吸光度与样…