膜片上薄膜体声波谐振器型微加速度计

针对"FBAR(薄膜体声波谐振器)-梁"结构悬臂梁厚度不足、"嵌入式FBAR"结构微加工工艺复杂的缺点,提出了新型"膜片上FBAR(FBAR-on-diaphragm)"结构的微加速度计。其弹性膜片由氧化硅/氮化硅复合薄膜构成,既便于实现与硅微检测质量和FBAR的IC兼容集成加工,也利于改善微加速度计的灵敏度和温度稳定性。对由氧化硅/氮化硅双层复合膜片-硅检测质量惯性力敏结构和氮化铝FBAR检测元件集成的膜片上FBAR型微加速度计进行了初步的性能分析,验证了该结构的可行性。通过有限元模态分析和静力学仿真得出惯性加速度作用下膜片上FBAR结构的固有频率和弹性膜片上的应力分布;选取计算所得的最大应力作为FBAR中压电薄膜的应力载荷,结合依据第一性原理计算得到的纤锌矿氮化铝的弹性系数-应力关系,粗略估计了惯性加速度作用下氮化铝薄膜弹性系数的最大变化量;采用射频仿真软件,通过改变惯性加速度作用下弹性常数所对应的纵波声速,对比空载和不同惯性加速度作用下加速度计的谐振频率,得到加速度计的频率偏移特性和灵敏度。进一步分析仿真结果还发现:氧化硅/氮化硅膜片的一阶固有频率与高阶频率相隔较远,交叉耦合小;惯性加速度作用下,谐振频率向高频偏移,灵敏度约为数k Hz/g,其加速度-谐振频率偏移特性曲线具有良好的线性。     

分布式光纤声波振动传感系统研发及应用

针对油气田勘探开发需获取微声波信号完整波形的问题，开展了基于双脉冲外差调制与反正切外差解调方案的分布式光纤声波传感（DAS）技术研究与配套系统研发。通过特征参数室内振动模拟实验，新型DAS系统的响应频率范围20 Hz～25 kHz、最大动态范围60 dB、信噪比49 dB，满足微声波信号幅度、频率、相位等信息的探测需求。同时，该系统在新疆油田稠油热采井下蒸汽腔探测方面成功开展了现场应用，实测有效声压强度?195 dB，验证了系统的可靠性，具有良好的应用前景。     

条形平板中裂纹识别的遗传算法

研究条形平板中平行于上下边界的单一裂纹的识别问题。给出了当一声波入射这一条形平板时，裂纹参数与反射、透射系数之间的关系式，并应用遗传算法对裂纹进行了定量识别。计算结果表明本文给出的方法具有较好的识别精度。     

Korteweg-de Vries方程的准孤立子解及其在离子声波中的应用

应用推广的tanh函数展开法,给出了Korteweg-de Vries方程具有准孤立子行为的两组孤子-椭圆周期波解,其中一组为新解.推导了均匀磁化等离子体中描述离子声波动力学行为的Korteweg-de Vries方程,发现电子分布、离子电子温度比、磁场大小、磁场方向对离子声准孤立子的波形具有显著影响.     

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。     

基于Hilbert变换的水下多源声信号频率的相干探测

为实现水下中低频声信号的探测识别,通过研究水下多声源相干探测信号的特征,理论上给出了相干探测信号频谱混叠情况下的特征表达式,并提出了一种基于Hilbert变换的信号解调处理方法,实现了水下多声源相干探测信号频谱混叠情况下各声源发声频率的解调.该方法将探测信号经过滤波平滑处理之后进行Hilbert变换,得到信号的解析形式,然后对解析信号模值的平方进行二次滤波平滑等处理,分离混叠在一起的频带,将得到的信号进行频谱分析,根据频移值计算得到水下各个声源的发声频率.在光学暗室下搭建激光相干探测系统,对2~6kHz的水下声信号进行实验,实验结果表明,该方法可以有效分离探测信号中混叠在一起的信号频带,并准确提取各水下声信号的发声频率,频率提取重复性不大于2.5Hz.     

海底表层声场垂直衰减分析

声波在海底中的传播衰减规律是海洋声学中值得研究的课题。根据简正波理论推导了高声速海底表层声场垂直衰减系数的解析表达式,并给出了其理论上限。数值仿真与实验研究表明:对液态海底模型,海底表层声场垂直衰减系数与声波频率基本呈正比;对于特定频率,海水-海底声速比是影响垂直衰减系数的最主要因素,比值越小垂直衰减系数越大;对于斜率较大的楔形海底地形,且声源在深水区、接收点在浅水区的情形,垂直衰减系数会大大小于其理论上限。     

用各向同性材料实现宽带声波功能器件设计

利用坐标变换的方法并结合保角映射技术,论文介绍了一种利用常规的各向同性材料来设计声波器件的方法.基于此理论,设计了二维声波隐身斗篷,并进行有限元模拟,证明了该器件的有效性.另外由于设计中没有利用材料共振的性质,所以器件是宽带有效的.该方法将有助于拓宽声波功能器件的设计,并为实验验证声波器件提供了可能.     

端部周期加热下管内气温奇异分布的实验研究

设计搭建了端部周期加热时管内气体热声对流的实验平台,对端部周期加热引起的气体热声对流作用下管内气体的温度分布进行了实验研究。该实验以氩气为工质,利用三极管控制加热电路实现周期性加热;测量了不同加热频率下管内的气体温度,并与常热流加热时的温度分布进行对比,结果表明端部周期加热时管内气体的温度分布与同功率下常热流加热时存在明显的差异,并且在某些测点出现了温度的奇异分布。本实验验证了超温现象的存在,为管内气体热声对流现象的进一步研究奠定了基础。     

润湿剂促进燃煤细颗粒声波团聚脱除的实验研究

在声波团聚室中研究了润湿剂液滴与细颗粒碰撞团聚脱除特性,提出了一种利用润湿剂促进细颗粒在声波场中捕集的新方法。结果表明,不同润湿剂溶液对细颗粒在声波场中的团聚脱除效果存在较大差异,采用JFC和FS-310润湿剂溶液时,细颗粒分级脱除效率与采用水时的分级脱除效率相近。而SDS和Silanol w22溶液,则可有效提高细颗粒在各粒径段的分级脱除效率。细颗粒在声波场中的脱除效率与润湿剂润湿性能具有很好的相关性,随润湿剂对细颗粒相对接触角增大而降低,在声压级为150 dB时,相对接触角由83°降低到0°,细颗粒脱除效率提高了18%,在无声场作用下,脱除效率仅提高了5%。细颗粒脱除效率随声压级的增大而提高,在低声压级条件下,添加润湿剂可有效提高细颗粒脱除效率,声压级在130 dB时,添加SDS溶液液滴后细颗粒脱除效率比声场单独作用时的脱除效率提高了25%。表明添加润湿剂可有效提高细颗粒在声波场中的团聚脱除效率,实现在低声压级条件下,获得高的细颗粒脱除效率。