具有大指向性开角及高发射电压响应的发射换能器

应用复合变幅杆及夹心式换能器结构,研制了一种指向性开角较大且发射电压响应较高的发射换能器。应用有限元方法对换能器的工作频率,发射电压响应及指向性进行了理论计算。并与实验结果进行了比较,结果较吻合。本文研制的换能器工作频率为75.6kHz,发射电压响应级达到1 56dB(基准值1V/μPa),-3dB发射指向性开角100°     

外液腔式Janus-Helmholtz水声换能器

为获得具有大功率无指向性发射特性的水声换能器,提出了一种外液腔式Janus-Helmholtz结构。通过设置隔声层改变换能器的声辐射模式,从而改善声辐射效率和无指向性方向的声辐射能力,并利用外液腔振动和Janus换能器纵向振动耦合实现宽带发射。基于有限元法设计了一只工作频段为1.1~3.5 kHz的外液腔式Janus-Helmholtz换能器试验样机。样机测试结果显示与设计结果符合得较好,与内液腔式相比,外液腔式Janus-Helmholtz水声换能器在0°方向的声辐射能力得到了显著改善。     

水下多路水声测量信号光纤传输系统

以一个水声被动测量系统的工程项目为平台，介绍与其配套的水下多路水声测量系统的构成、主要电路环节和工作原理。     

水声释放器声指令发射换能器

水声释放器是用来重现水下目标位置和回收水下遥测仪器的装置.它包括指令发射机、声指令发射换能器、浮标接收系统、释放机构等.工作时,按照船上控制设备通过换能器向水下发出声指令,促使释放机构动作,自动释放定位浮标或使记录仪器罐浮出水面.在海洋开发,科学研究等方面都有广泛的应用. 作为与释放器相配套的指令声源,其电声性能直接关系着系统的效能.常由于指令发射换能器的指向性尖锐或阻抗高、灵敏度低或频带窄等问题,严重影响着使用效果或整个系统的协调. 结合使用情况,于1979年设计并提供出FQ20等类型的指令发射换能器.它们在结构和性能上,与同样用途的国际产品相比,均有自己的特色.它具有高效率、宽频带、低电阻抗、较高的发射及接收灵敏度、天指向性、小型等特点。已由有关单位引用于水下声学引爆系统、应答装置、水声实验等其它场合.     

CCD在超声光栅实验中的应用

本文详细探讨了超声波在液体中传播速度的测量方法；利用CCD测量技术实现了超声波速度的自动化测量；设计了响应的接口电路和信号处理系统，从而大大地提高了实验测量的精度和准确度．     

低频三阶超心形指向性声源设计

为提高圆周阵列主极大的指向性增益,提出基于圆周等间距六元密排阵的低频三阶超心形指向性声源,利用点源方法对其波束特性进行研究与分析,得到了指向性声源的优化方案。以具有弱互辐射效应的单边辐射弯张换能器作为圆周密排阵阵元,利用有限元方法分析了三阶超心形指向性声源的声辐射特性,相比单极子声源,其主极大方向指向性增益为8.0 dB,可达到提高增益的目的。研制了实验样机,经水池实验获得该声源的工作特性:谐振频率为0.92 kHz,对应发送电压响应级为139.0 dB,-3 dB波束宽度为56.0°,各旁瓣小于-15.0 dB。有限元计算与实测结果验证了优化方案的可行性,实现了低频三阶超心形指向性发射。     

参量阵差分Pattern时延差编码冰下水声通信方法

为提高差分Pattern时延差编码水声通信方法的通信速率以及抗多途能力,使其能有效适用于冰下水声环境,提出了基于参量阵的差分Pattern时延差编码水声通信方法,推导了Pattern码的参量发射原理,分析了参量阵发射对该方法性能的影响,利用参量阵发射产生低频宽带窄指向性声柬,减少了声线触碰上下边界的次数,提高了系统抗多途的能力。冰下水域外场试验结果表明:本方法可有效抑制多途效应,同时低频宽带特性提高了系统通信速率。     

硅油介质中矩形电容式微机械超声换能器发射与接收声场特性研究*

与传统压电式超声换能器相比,基于微机电系统微加工技术制备的电容式微机械超声换能器(CMUT)具有频带宽、灵敏度高、一致性好、易于集成等优势,在医学超声成像中具有广阔的应用前景。该文针对研制的矩形CMUT器件,开展硅油介质中CMUT发射、接收声场特性的理论分析及实验验证研究。首先,针对CMUT阵元结构特征和工作原理,根据指向性函数理论和Bridge乘积原理,建立了矩形CMUT阵元指向性函数分析模型。此基础上,分析微元数目以及谐振频率对CMUT指向性的影响规律。最后,针对7 mm×7 mm二维矩形CMUT在硅油介质中的发射和接收特性进行了实验验证,测试表明发射指向性曲线与仿真理论曲线基本吻合;此外,CMUT接收与发射指向性的测试表明,收发指向性具有一致性,从而验证了声场的互易性。该文的研究对CMUT器件的封装设计以及基于CMUT阵列的乳腺超声CT成像系统的研制具有重要参考价值。     

水声共形阵辐射指向性计算方法及其实验验证

用边界元方法,给出了水声发射换能器共形阵各阵元的单元指向性以及基阵的自然波束指向性和束控波束指向性。首先建立了换能器共形阵的边界元模型,并根据换能器结构和声传播介质建立了模型的边界条件,计算了其辐射指向性。然后在消声水池中对共形阵各阵元以及基阵的辐射指向性进行了实验测量。将理论计算结果与实验测量结果进行了对比,二者吻合得比较好。研究结果表明:基于边界元方法建立的模型及计算方法,对基阵的辐射指向性进行理论计算和预报是可行的。     

利用等离子体声源测量浅海低频段水声信道特性

浅海水声信道的结构特征及其变化特性是浅海环境水下远程探测和通讯应用的基础.为了有效测量低频水声信道特性,我们在实验中采用了拖曳等离子体声源和垂直阵接收系统。通过实验测量与信道模型仿真输出的比较,对等离子体声源特性,特别是脉冲波形、空间指向性和电声转换效率,以及在信道中的传播特性等进行测量分析。结果表明:实验测量与信道模型仿真符合良好,实验中采用的等离子体声源的发射源级和拖曳姿态稳定,波形一致性好,可以满足走航式连续水下信道测量要求。     

水声通信实验信道仿真研究

水声信道的时变多途特性对其中通信信号传输构成严重影响，为了分析评估现实实验信道条件下水声通信系统的性能，给出了一种基于实验测量的水声信道仿真方法。此方法通过发射线性调频脉冲以检测信道多径结构，同时分别采用自回归模型与多普勒时间压扩来仿真信道中各路径的时变幅度与时变延迟。通过一个具体的直接序列扩频水声通信系统，表明在仿真与实验信道条件下系统性能具有较好的一致性。     

宽带水声换能器阵和它的声场

本换能器由四对不同尺寸的PZT圆管组成.考虑了每个圆管的前两个振动模式和不同模式之间的互辐射效应,用模式叠加法和最小二乘法计算了换能器在水中的发射电压灵敏度、方向性图案和电导等特性. 实验表明:在16—120kHz间,水平方向的发射电压灵敏度起伏小于3dB,电声效率大于50％.电导值及发射电压灵敏度在16—80kHz内测量和计算符合.垂直指向性在25kHz内测量与计算符合.     

水声材料构件声学特性自由场宽带测量装置

介绍一套新建的水声材料构件声学特性自由场宽带测量装置,在开放消声水池中测量水声材料构件大面积样品的复声压反射系数(回声降低)、复声压透射系数(插入损失)和吸声系数,为研究和评定声纳水下声系统、潜艇声隐身等项目所用的水声材料构件设备声学特性提供了标准测试/校准系统.装置应用了宽带压缩脉冲叠加法和宽带指向性声源,最低测量频...     

相对论电子束真实发射度在线磁扫描测量系统

介绍了清华大学研制的相对论电子束（４～１０ＭｅＶ）真实发射度的测量系统，利用该系统测量了４ＭｅＶ驻波电子直线加速器的真实发射度，并且研究了该系统的测量误差和测量范围，实践表明。     

关于实际换能器指向性指数确定的简便方法

指向性指数在评价电声换能器,特别是在声呐应用中,一直是一个重要的参量。但因为它包含三维图案的积分,所以精确地计算和测量这个参数是困难的。因此,在理论上和测量中都广泛使用了近似方法。本文报道中运用的三种近似方法是:1.利用理论近似计算公式计算指向性指数;2.实测波束宽度再作理论近似计算;3.方向性图案测量和图表积分。用这三种方法分别测量和计算了四种换能器的指向性指数。     

优化扬声器阵列的指向性与声功率级

提出了同时优化扬声器阵列的指向性和声功率级的方法。运用该方法可以优化扬声器阵列的输入电压分布,获得指向性和声功率级二者兼顾的扬声器阵列。本方法不必使用复杂的与频率相关的信号处理装置。模拟结果和实验测量结果表明该方法是可行的和有效的。     

基于平面声全息的全空间场变换:Ⅱ.水下大面积平面发射声基阵的近场声全息实验

研制了一套多通道水声声全息测量系统,解决了多通道系统的校准及弱散射水听器接收线阵的设计等问题。在非消声水池内,利用该系统对水下大面积平面发射声基阵进行了近场声全息实验,给出了声基阵表面的声强分布、声基阵各阵元及全阵的辐射声功率、基阵远场空间指向性图和指向性参数等。实验结果证明脉冲法和分区扫描数据合成的测量方法是可行的,实验系统的设计与实施方法可用于更大规模的声全息系统。     

透反射率自动化测量系统设计

应用虚拟仪器技术,基于"DF透反仪"的测量思想和光路设计,设计了大角度范围自动化测量透反射率系统,工作波长为6328nm,透反射率测量角度范围可以达到5°~80°。重点讨论了透反射率自动化测量系统的测量原理和信号获取方法,介绍了系统的机械设计、自动化测量以及数据的采集和处理。     

激光噪声对声频段横向小位移测量精度的影响

本文研究了由厄米高斯模TEM00作为信号光场、TEM10模作为本地光组成的小位移产生及平衡零拍探测系统,实验上开展了基于该系统的声频段(20 Hz～20 kHz)横向小位移的产生和测量,讨论了系统散粒噪声、指向性噪声和激光强度噪声对最小可测位移量的影响。通过噪声测量实验结果,当信噪比为3 d B时给出了声频段不同频率处的最小可测位移量,其中1 kHz处为3×10~(-9)m,10 kHz处为1.2×10~(-10)m,15 kHz处为0.85×10~(-10)m。本文为小位移测量系统中抑制声频段激光噪声,减小系统指向性噪声的实验和理论研究奠定了一定的基础。     

基于FPGA反射式激光双速测量系统的设计与实现

物体在运动时旋转,可以减小物体运动过程中的空气阻力,增加运动运动稳定性,提高发射效率。而在一些发射系统中,弹丸在运动的过程中,也会发生旋转。通过测量弹丸的旋转速度和运动速度,可以更好的了解弹丸运动规律、调控运动行为,获取即时环境信息。文中提出了一种高灵敏度反射式测速系统,该测速系统采用高速响应数字激光传感器作为测量器件,采用FPGA编程进行控制和运算,具有抗低频电磁干扰的优点。应用该测速系统可以同时测量电磁发射系统中弹丸在出口处的水平运动速度和旋转速度。