黄土层内的声波传播衰减

通过对声波在黄土层内传播的实验研究，本文分析了黄土介质中声波传播的强烈衰耗特性，得出了声波的衰减，这可为浅层地下声探设备的研制提供依据，黄土的声学特性依赖于其结构形状等多种因素而有所不同，而我们的实验环境和所获数据有限，因而我们的研究结果只是该问题的一个特例。     

声速测量实验中的三点思考

在声速测量实验中关于声波是否存在半波损失、声压波以什么样的形式衰减，许多大学物理实验教材上的叙述有所不同。本从机械波的性质出发，指出声压波与声波位移波相位相差π2，解释了声波在传播过程中有半波损失，而实验结果似乎没有半波损失的现象。画出声压波的振幅衰减曲线，并提出利用双踪（或四踪）示波器采取相位比较法，可以直观地看出声压波形成的驻波相位变化的规律。     

水下声辐射激励水表面声波的特征参数测量

采用激光干涉方法对水下声辐射激励水表面声波的特征参数频率和振幅进行了测量研究。从理论上对水表面声波激光相干测量信号的频谱构成进行了分析,在此基础上提出了水表面声波两个重要声学参数频率和振幅的解算方法,并通过数值仿真进行了验证。搭建了一套简单的激光干涉测量实验系统,对不同频率和声压激励的水表面声波进行了测量实验,验证了水表面声波频率和振幅解调方法的准确性。对水表面声波横向传播的振幅衰减现象进行了初步的实验研究,结果表明水表面声波的频率越高,振幅的横向衰减越快。研究表明激光相干检测方法能够准确地实现水表面声波振幅和频率的测量。      

非均匀饱含黏性流体孔隙介质中声波传播及井孔声场分析

声波在饱含流体孔隙介质中的传播特性与流体的黏滞性及孔隙介质的非均匀性密切相关.本文在Biot理论基础上,考虑了孔隙流体的剪切应力及孔隙结构的非均匀性,采用含黏性流体孔隙介质中的波动理论,研究了孔隙介质中四种体波的频散和衰减特性,分析了慢横波对快纵波转换散射的影响,进一步推导了孔隙地层井孔中的模式波及其声场的解析解,研究了非均匀孔隙介质中井孔模式波和波列的特征.研究结果表明,含黏性流体孔隙介质中存在慢横波,慢横波的频散很强,其传播特征受到介质孔隙度、渗透率及孔隙流体黏度的影响.在非均匀孔隙介质中,与慢横波相关的剪切应力平衡过程不仅导致快纵波的频散和衰减,还会影响井孔伪瑞利波及斯通利波的传播特征.本文的工作完善了孔隙介质中声波传播的物理机制,为孔隙地层井孔声波的解释与应用提供了理论指导.     

声波在球状准周期多层介质中的传播

运用转移矩阵方法研究了声波在准周期球形多层介质中的传播，与周期性结构比较它具有不同结构的通带和禁带，且随介质层数的增加声波衰减速度变慢。声波透射系数还随介质厚度的改变发生周期性的变化。     

利用SHC-Ⅱ型声波测试仪进行声波特性测量

声学测量在科学技术和生产实践中应用越来越广泛．声行波的特性包括波长，波速，多普勒效应，干涉，衍射以及传播过程中的衰减、吸收、反射、折射、声场中强度分布、相位分布等等．作者利用本校研制的SHC-Ⅱ型声波特性测试仪近行了声波的部分特性测量。     

声波的吸收与反射

测量声波幅度随传播距离变化的实验曲线,用波动学的观点分析实验数据,考虑到吸收和反射等耗散因素,计算出空气的吸收系数和换能器的反射系数.     

温度梯度场对电声脉冲法空间电荷测量波形的影响

电力设备运行中的温升现象严重影响绝缘的使用寿命,因此高温下的空间电荷测量引起了许多学者的关注.但温度升高时,聚合物材料的声阻抗、Young模量、密度、声波在其中传播的速度、衰减特性均发生变化,因此无法准确测量出介质中的空间电荷特性.而对于温度梯度场下的绝缘介质(如电缆发热场)的空间电荷测量,温度的梯度分布对介质的声阻抗、弹性模量、密度、声速及声波衰减的影响将更为复杂.本文基于电声脉冲测量方法中声波的传播特性和温度对聚乙烯材料特性的影响,分析了温度梯度场对空间电荷测量结果的影响并进行了波形恢复.     

有效测量套管井泄漏Lamb波衰减的实验研究

低密度水泥在油气井中的广泛应用使得常规的声阻抗类测井方法难以准确、有效地评价固井质量,而声波倾斜入射在套管中激发的弯曲型Lamb波对水泥的性质及胶结情况具有很高的分辨能力,能够很好地解决低密度水泥的固井质量评价问题。弯曲型Lamb波对套管后介质声学信息的响应反映在声波衰减中,因此该文通过实验研究了激发弯曲型Lamb波的有效方式,分析了声波入射和接收角度对Lamb波衰减的影响。实验结果表明,入射和接收角度在一定范围内变化时,虽然激发出的Lamb波模式均为弯曲型Lamb波,但在同一套管模型下测量的声波衰减值会有差异,选择激发弯曲型Lamb波的最有效方式,计算得到的Lamb波衰减对套管后介质的灵敏度才会最高。     

含混合气泡液体中声波共振传播的抑制效应

当声波在含气泡的液体中传播时会出现共振传播现象,即在气泡的共振频率附近声衰减和声速会显著地增大,这是声空化领域的一个重要现象.以往的研究一般假设液体中只存在单一种类的气泡,因此忽略了声波共振传播的某些重要信息.本文研究了含混合气泡液体中声波的共振传播,混合气泡是指液体中包含多种静态半径不同的气泡.结果显示:在这种系统中存在声波共振传播的抑制效应,即与含单一种类气泡的系统相比,在含混合气泡的系统中声波的共振衰减和共振声速会明显变小.对于两种气泡混合、多种气泡混合以及气泡满足某种连续分布的系统,研究了抑制效应的本质和主要特征,此外还探究了黏性和空化率等对抑制效应的影响.本文的研究结果是对该领域现有知识的必要补充.     

黄河水介质声衰减的实地测量

黄河水介质含有大量悬浮细粉沙.1981年10月我们在郑州对这特定的浑水介质进行了实地的声学特性测量,取得如下结果:在流量为4000m~3/s,含沙量为20kg/m~3时,对10kHz声波的衰减系数为0.6dB/m,桥墩附近的河底反射损失为12.2dB,桥墩近处的环境噪声谱级为-26.5dB,桥墩附近水深为6.4m.     

瑞利临界角的相位法测量

本文根据声波在液体内传播到液-固介质界面上,在入射角为瑞利临界角附近时,反射波有位相π变化的特点,提出了测量瑞利临界角的相位法,并进行了实验观察。这种方法可以用来精确测量固体声表面波的相速度和检测固体中横波相速度的微小变化.     

高分子梯度溶液吸声机理的研究

制备了高分子均匀溶液和梯度溶液,并在声管中测试其声衰减性能.实验结果表明,高分子梯度溶液的声衰减效果明显优于(即大于)相应的均匀溶液的声衰减.根据连续分层介质中声波传播理论建立了计算高分子梯度溶液声衰减的数学模型.计算结果与实验结果一致.由实验和理论分析结果得出了高分子梯度溶液的梯度吸声机理,即多次反射、多次吸收,最终将声能转化为热能.     

大气风场和温度对无线电声波探测系统探测高度影响的数值研究

从声波扰动介质中的电波波动方程出发, 使用时域有限差分(FDTD)方法, 结合声波传播的FDTD 模型, 构建了描述声波和电波相互作用的数值模型, 并运用该模型分析风场和温度对无线电声波探测系统的探测高度的影响. 数值模拟结果表明: 温度与风场剖面的存在改变声波和电波散射回波的传播轨迹; 温度梯度剖面主要影响声波的传播速度, 风场剖面导致作为电波散射体的声波波阵面的偏移, 降低电波散射回波的强度并改变回波路径, 使得接收数据减少, 限制无线电声波探测系统的探测高度; 在强风背景下, 若降低声波散射体高度, 电波散射回波“聚束点”的偏移会有较大的改善, 但同时意味着探测高度的降低. 为了改善风场背景下无线电声波探测系统的探测高度, 可以使用双基地雷达或者增大接收天线面积等方法来实现.     

浅层地下物体的高分辨声波探测

本文对地下物体的声波探测进行了初步研究，分析了探测分辨率与声波频率的关系，得出了黄土介质中声波探测的分辨极限，通过对实际目标的探测表明，该方法具有一定的实用性。     

混合物介质中声波尾波成因的随机过程分析

该文基于声波在混合物介质中传播时反射及散射的随机特性，把混合物介质抽象为三维各向同性的马尔科夫链，把声波在混合物介质中传播过程抽象为声波在三维马尔科夫链中以声速进行“随机游走”的随机过程。用空间内某点接收到声波的概率类比该点接收波振幅，以声波到达该点所走过的步数类比接收波时域曲线的时间。此理论模型可较好解释声波在混合物介质中传播时“峰波延后”及“尾波”等现象。     

一维非线性声波传播特性

针对一维非线性声波的传播问题进行了有限元仿真和实验研究. 首先推导了一维非线性声波方程的有限元形式, 含有高阶矩阵的非线性项导致声波具有波形畸变、谐波滋生、基频信号能量向高次谐波传递等非线性特性. 编制有限元程序对一维非线性声波进行了计算并对仿真得到的畸变非线性声波信号进行处理, 分析其传播性质和物理意义. 为验证有限元计算结果, 开展了水中的非线性声波传播的实验研究, 得到了不同输入信号幅度激励下和不同传播距离的畸变非线性声波信号. 然后对基波和二次谐波的传播性质进行详细讨论, 分析了二次谐波幅度与传播距离和输入信号幅度的变化关系及其意义, 拟合出二次谐波幅度随传播距离变化的方程并阐述了拟合方程的物理意义. 结果表明, 数值仿真信号及其频谱均与实验结果有较好的一致性, 证实计算方法和结果的正确性, 并提出了具有一定物理意义的二次谐波随传播距离变化的简单数学关系. 最后还对固体中的非线性声波传播性质进行了初步探讨. 本研究工作可为流体介质中的非线性声传播问题提供理论和实验依据.     

关于声波教学中的几个关系

在声波的教学中,由于学生知识结构的关系,对于声波性质的了解有一定的欠缺,为了让学生充分认识声波的特性,在实际教学过程中,通过对如下几个关系的认识,学生对知识的了解将会更加清晰、明了.1 声波的传播与波速的关系 在教材中,列出了声波在各种不同介质中的传播速度,以及它们随温度变化的情况,     

非线性声场中的参量激发

本文基于求解单频声波方程近似解的方法,得到了非线性声场中谐波的声压与介质性质、初始声压幅值及频率之间的定量关系.并对两列相对声压幅值和相对频率不同情况下的声场分布进行了研究.通过分析单、双频声源辐射场中的谐波分布和传播规律发现:在非线性声场中会不断地出现新的谐波,激发的各阶谐波随着声波传播距离的增大逐渐增强而后减弱.在声源的附近,谐波的声压随基波声压振幅的增大而增大;但在基波的频率增大时反而会减小.在输入总声能相同的情况下,与单频声场相比双频声源辐射场的声能量分布较均匀,声的传播距离较大,远场中的谐波含量较大.结果表明,基波的频率越高,衰减得越快,谐波的积累越缓慢;声压的极值越大,基波声能量转移得越多,产生的谐波越多,基波的衰减越快,声压对远场声能的负效应增大;如果改用多频声源,并适当地控制输入声波的组成成分,可以达到改善声场分布均匀性、增大声辐射距离的效果.     

流体饱和多孔圆柱体的声波散射

依据BiotStoll的流体饱和多孔媒质声传播理论,考虑了流体粘滞和骨架非弹性损耗引起的衰减因素,研究了多孔圆柱体对平面声波的散射特性.计算了在开孔和闭孔状态下多孔圆柱的背向散射形式函数和散射声强的方向分布,以及边界处的力学状况和声传播中的损耗因素对散射特性的影响.利用宽带超声实验系统测量了多孔圆柱的背向散射谱.实验测量结果与理论预计值符合得较好 关键词：