结合空化微泡母小波变换的高空化噪声比超快速 主动空化成像方法*

本文提出一种结合空化微泡母小波技术(Cavitation Bubble Wavelet Transform, CBWT)、波束合成和平方差值求和减影(Sum-of-Squared Differences, SSD)的超快速主动空化成像方法。该方法首先发射平面波并接收空化回波信号；其次,基于RPNNP模型构建空化微泡母小波,对空化回波信号进行连续小波变换；再次,对获得的小波系数进行波束合成,包括延迟叠加算法(Delay-and-Sum, DAS)、最小方差算法(Minimum-Variance, MV)和相干系数最小方差算法(Coherence-Factor-based-Minimum-Variance, MVCF),再结合SSD,得到空化图像。结果表明,与未采用CBWT相比,基于CBWT-DAS-SSD、CBWT-MV-SSD和CBWT-MVCF-SSD的空化噪声比分别提高了16.34 dB、15.07 dB、17.71 dB。本文方法可提高空化成像质量,为空化动态实时监控提供参考。     

Investigation of impurity transport using supersonic molecular beam injected neon in HL-2A ECRH plasma

In this paper, we describe the behavior of impurity transport in the HL-2A electron cyclotron resonance heating （ECRH） L-mode plasma. The neon as a trace impurity is injected by the supersonic molecular beam injection （SMBI） technique, which is used for the first time to study the impurity transport in HL-2A. The progression of neon ions is monitored by the soft X-ray camera and bolometer arrays with good temporal and spatial resolutions. The convection and diffusion process of the neon ions are investigated with the one-dimensional impurity transport code STRAHL. The results show that the diffusion coefficient D of neon ions is a factor of four larger than the neoclassical value in the central region. The value of D is larger in the outer region of the plasma （ρ 〉 0.6） than in the central region of the plasma （ρ 〈 0.6）. The convective velocity directs inwards with a value of ～-1.0 m/s in the Ohmic discharge, but it reverses to direct outwards with a value of ～ 8.0 m/s in the outer region of the plasma when ECRH is applied. The result indicates that the impurity transport is strongly enhanced with ECRH.     

HL-2A װ�ó���������ע�뻺��ƫ�����а��ϱ�Ե����ģ��ͨ���о�

在HL-2A 装置上优化和发展了偏滤器靶板上的红外测温系统,并利用该系统分析了高约束模放电期间边缘局域模的热沉积分布特性。在高约束模式放电期间,超声分子束注入使边缘局域模所引起的偏滤器靶板上瞬间热通量峰值下降了~60%,并伴随着边缘局域模爆发频率增加了2~3 倍,而等离子体储能仅下降了~8%。分析结果表明,大幅度的丝状结构在超声分子束注入之后得到了有效抑制,沉积到偏滤器靶板上的瞬间热通量峰值也随之下降。此外,在超声分子束注入之后偏滤器室内的热辐射损失大幅度增加,从而耗散了热输运所携带的部分能量,进一步分散了沉积到偏滤器靶板上的能量,有效地保护了偏滤器靶板。     

基于时间反转法的相控换能器声场的仿真研究

相控换能器具有焦距可调的优势。本文以82阵元相控换能器建立的3D数值仿真模型为例,基于时间反转法提取阵元的激励信号,利用时域有限差分(FDTD)法对Westervelt声波非线性传播方程进行声场数值仿真,研究不同阵元分布、偏离声轴的距离、设定焦距大小对形成声场的影响,可调控范围及其消除旁瓣方法。研究结果表明,随机分布相控阵可明显降低声场中的旁瓣;随着偏离声轴距离的增加,主瓣声压幅值逐渐减小,旁瓣与主瓣的最大声强比值r逐渐增大,且沿声轴的可调控范围逐渐减小;随声轴方向上设定焦距的增加,主瓣声压幅值先增大后减小,r值先减小后增大;基于时间反转法的高声压旁瓣消除法可在一定程度上扩大相控阵声场的可调控范围。     

超声清洗过程环境压力对声空化效应的影响*

在不同深度条件下的水下构建物超声清洗中,声空化是重要的源动力之一。为探明水下环境压力对声空化的影响,本文基于数值计算的方法,通过对超声波作用下气泡动力学的研究,讨论了环境压力对空化泡溃灭时的气泡最大半径、释放能量以及溃灭功率等因素的影响。结果表明：空化泡最大半径与环境压力在一定范围内呈近似线性关系;随着环境压力增大,空化泡释放能量和溃灭功率均显著减小,且两者在变化趋势和变化幅度上几乎一致;当环境压力大于声压幅值时,空化泡的最大半径、内部压强、内部温度与释放能量均远低于空化发生在环境压力小于声压幅值时的情形。     

基于电磁超声的天然气管道机器人测控系统设计

分析了国内天然气管道现状及检测维护情况,针对目前天然气管道裂纹缺陷检测问题,采用电磁超声检测方法,并结合虚拟仪器技术,设计了天然气管道机器人测控系统。系统以PXI模块化仪器平台为核心,结合数据采集模块和运动控制模块构建了硬件平台,以LabVIEW编程语言为基础开发了人机交互软件平台。该系统能够控制机器人在管道内的运动,并可在管道内壁激励和接收超声导波。整个系统可靠性高、扩展性强、人机交互界面友好,满足了机器人管内电磁超声检测作业时的运动控制、数据采集及处理要求。     

基于有限元的空耦超声相控阵Lamb波激发与检测

基于非接触式空气耦合超声换能器的无损检测技术在常规板材、纤维复合材料、层状结构材料、粘接界面等的检测中有了长足的发展。但是因为空气耦合超声本身的限制,对于如何提高空气声换能器的发射效率和接收灵敏度、提高检测中接收的信噪比成为这一领域的重要课题。因此有必要结合最新的信号处理技术探索新的无损检测形式。本文通过提出了基于电容式的空气声换能器阵列的构建和制作方法,应用有限元数值方法对一维线阵的空气声换能器阵列的动态偏转特性进行了模拟,并使用构建流固耦合模型对二维的空气声场及板材中的位移场进行计算。通过一维空气耦合相控阵的声束动态偏转激励了各向同性板中的Lamb波A₀ 和S₀模式,并进行了分析,验证了此模型可以进一步用于基于空气耦合相控阵激励的Lamb波的无损检测中。     

超声造影剂微泡非线性动力学响应的机理及相关应用

随着生命科学及现代医学的发展, 一体化无创精准诊疗已经日益成为人们关注的焦点问题, 而关于超声造影剂微泡的非线性效应的相关机理、动力学建模及其在超声医学领域中的应用研究也得到了极大的推动. 本文对下列课题进行了总结和讨论, 包括: 1)基于Mie散射技术和流式细胞仪对造影剂微泡参数进行定征的一体化解决方案; 2)通过对微泡包膜的黏弹特性进行非线性修正, 构建新的包膜微泡动力学模型; 3)探索造影剂惯性空化阈值与其包膜参数之间的相关性; 以及4)研究超声联合造影剂微泡促进基因/药物转染效率并有效降低其生物毒性的相关机理.     

超声在心功能检测中的应用

本文根据近年来超声诊断技术方面的进展,讨论了一维、二维及多普勒超声心动图在无创伤性心功能检测中的应用,同时介绍了用超声技术测定左心室容积、心搏量、心排血量、心脏指数、射血分数、左室短轴缩短率、平均左室周边缩短速度、心内血流速度、压力梯度、二尖瓣瓣口面积及心内压力的方法,从而为临床医学评价心脏功能提供有价值的参数。     

基于超声导波技术对板表面缺陷的无损检测研究

本文通过数值计算与实验,研究了薄钢板内导波的传播及其频散、多模态特征以及被激励模态与斜探头入射角的关系.利用所建立的实验系统,对钢板表面的人工缺陷进行了检测.结果表明,对特定频率,选择A1模态的超声导波检测钢板表面缺陷是可行的.