有平界面存在时时间反转法的自聚焦性能

时间反转法是一种具有独特优点的自适应聚焦方法,对超声成像中图象畸变的消除有重要价值。本文就声场中存在介质分平面时,对时间反转法实现自聚焦的声场给出了解析式;并运用所建立起来的时间反转成像实验系统进行了有平界面存在时的自聚焦实验,实验所得自聚焦增益与理论计算结果相符。     

快照的时间反转和逆时偏移法对含有固体分层介质中目标的超声检测

快照的时间反转和逆时偏移方法已实现了液-液分层介质中目标的超声检测和定位,现进一步推广到含有固体分层介质情形。由于在含有固体分层介质中,都存在多种的反射波和散射波,因此提出一种筛选方法,首先从中筛选出散射波以及所属波型,再利用快照的时间反转和逆时偏移方法进行处理。实验分别研究了固-液、液-固和固-固分层介质3种情况。利用快照的时间反转和逆时偏移法进行处理,在空间就形成了一个峰状的分布,其峰顶的位置与实际目标的位置比较吻合,误差在一个波长左右。因而,实现了含有固体分层介质中目标的超声检测和定位。     

快照的时间反转和逆时偏移法对含有固体分层介质中目标的超声检测

快照的时间反转和逆时偏移方法已实现了液-液分层介质中目标的超声检测和定位,现进一步推广到含有固体分层介质情形。由于在含有固体分层介质中,都存在多种的反射波和散射波,因此提出一种筛选方法,首先从中筛选出散射波以及所属波型,再利用快照的时间反转和逆时偏移方法进行处理。实验分别研究了固-液、液-固和固-固分层介质3种情况。利用快照的时间反转和逆时偏移法进行处理,在空间就形成了一个峰状的分布,其峰顶的位置与实际目标的位置比较吻合,误差在一个波长左右。因而,实现了含有固体分层介质中目标的超声检测和定位。     

基于时间反转的复杂声场拾声传声器阵列性能研究

探讨时间反转技术在复杂声场传声器阵列拾声中应用的可行性及其机理,给出其一般规律和性能。研究表明:在自由空间中,其拾声性能与频率,阵列形状和半径有关,频率越高,半径越大,拾声效果越好。在普通房间中,在语音频段内,圆弧阵列在预定目标点处的阵列增益性能要比离预定目标点约25 cm远处的位置处大5 dB以上。在普通房间和混响室中的实验验证了上述结论。     

用脉冲光声法测量固体介质中声速

提出了一种利用脉冲光声技术测量固体介质中声速的方法,建立了由YAG激光器和超声探测器组成的实验系统,脉冲激光在固体表面产生脉冲超声波,通过测量脉冲声波在固体内多次反射后的出射信号及固体的厚度,即可算出固体介质中的声速.对黄铜及铝的测量结果表明,这是一种准确性较高的固体介质中声速测量方法.该测量方法可作为综合设计性物理实...     

时间反转法在水下通信中的应用

将时间反转法应用于水下扩频编码通信,在分析水下波导中时间反转自适应聚焦特性的基础上,研究了时间反转法克服多径效应对编码信号造成的波形畸变,采用BPSK (Binary Phase Shift Keying)编码方式,选取7位巴克码(Barker code)作为扩频编码信号的码型,在实验水槽内进行了时间反转法用于水下通信的实验研究并进行了相应的理论分析。理论和实验证明了时间反转法能获得聚焦增益并提高编码信号相关解码时的主副瓣比,因此时间反转法应用于水下编码通信时,可望降低误码率和提高水下通信距离。     

固体脉冲激光器的反转因子

给出了考虑激活介质能级精细结构时固体自由运转激光器，脉冲透射式调Ｑ激光器以及脉冲放大器的输出特性。     

固体中高频声子的激励

声子是固体物理中极为活跃的准粒子．声学声子的频率从１０～９Ｈｚ一直到１０～（１２）Ｈｚ或１０～（１３）Ｈｚ,这一最高频率是由晶格结构决定的．频率为１０～９－１０～（１１）Ｈｚ的声子称为微波声子．产生和检测微波声子的最常用的方法是压电晶体的电磁激励,即在压电单晶薄片或压电薄膜上加上交变电磁场,使之与晶片或薄膜的厚度发生基频或谐频上的共振,从而得到京赫（１京＝１０～９）级的微波声子;或者把经过光?...     

声波在固体板中的多径传播及其时间反转声场

采用无穷长条形阵元在固体板自由表面激发,研究了固体板中声波(纵波和横波)传播的多径效应,在射线近似下深入分析了柱面纵波和横波在固体板中的多次反射及波型转换特性,给出了简明解析表达式;将时间反转法应用于固体板中声波的传播,在理论和实验上分析了时间反转声场规律,证明了从不同阵元发出的沿不同路径传播的声波时间反转后同时同相到达原接收点,表明时间反转法能自动补偿固体板中由于多径效应造成的波形畸变;还通过聚焦增益和主副瓣比定量地分析了时间反转声场的自适应聚焦过程,考查了焦点位置和换能器阵列孔径对聚焦效果的影响,得到了理论和实验相符的结果。     

固体表面菲涅尔阵列产生的声束聚焦的研究

在固体表面上菲涅尔阵列可实现聚焦声束的B扫描。此阵列产生的弹性波场的分析是固体中会聚声束B扫描成像的物理基础.给出此聚焦声场的全面分析,包括:纵波和横波会聚声束的频率扫描特性;纵波声场沿对称轴和在焦面上的分布;在主焦点的频率响应;纵波场的全空间分布以及阵列参数对会聚声场的影响.最后还讨论了横波的分布.     

反转恢复法和饱和恢复法测量纵向弛豫时间的比较

采用NMI20台式核磁共振教学成像仪测量了种子和植物油样品的纵向弛豫时间.通过反转恢复法和饱和恢复法的对比可知,饱和恢复法测量时间短而且较准确.选择合适的脉冲序列重复时间D_0很关键,在D_05T_1后,D_0对T_1的测量几乎没有影响;在D_0不够大时,T_1的测量值会随着D_0的减小而减小.     

矩形表面波探头声场的高斯声束叠加法

利用矩形压电晶片和有机玻璃楔块折射可激励出超声表面波,广泛用于固体近表面缺陷检测和材料特性测量.由于描述表面波三维声场的理论方法还鲜有报道,因而主要采用简化的表面波二维声场模型来定量分析这类问题.高斯声束模型近些年被广泛应用于解决超声体波传播的各种复杂问题,然而,目前还没有将其扩展应用到超声表面波的声场的计算中.通过结合表面波格林方程和矩形换能器的高斯声束模型,推导出基于高斯声束叠加的表面波三维声场解析解.进一步,将该方法与点源叠加的数值解进行了分析比较,计算结果表明表面波声场的高斯声束叠加方法在具有较好计算精度的同时,还具有更快的计算效率.     

用时间反转法在水下波导介质中实现自适应聚焦的研究

研究了水下波导中声波时间反转自适应聚焦问题,分别在半无界流体介质和置于半无界刚性固体之上的流体层中开展了时间反转法的理论和实验研究工作。理论上采用射线近似方法分析了时间反转声场特性,实验上在实验室内开展了水下波导的超声模拟实验。理论和实验证明,聚焦增益可以提高12 dB以上。     

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。     

菲涅耳阵在固体中所产生的声束聚焦和扫描特性

用固体表面上的菲涅耳换能器阵实现固体中声束的聚焦和扫描,它具有实用意义。本文将分别运用标量和矢量理论,分析菲涅耳阵在固体中产生的声束特性。理论与实验结果进行了比较。最后,基于射频频谱分析的角度,对聚焦束的建立时间和加权技术进行了研讨。 关键词：     

计算水下凹面目标散射声场的声束弹跳法

为了解决含有多次散射时水下目标声散射场的计算问题,提出了一种声束弹跳方法。把入射声波划分为若干声束,根据几何声学方法计算每条声束在目标表面的反射方向和能量损失,利用物理声学方法计算最后一次反射的声束所对应的面元的散射场,通过计算所有声束产生的散射场的叠加得到整个目标的散射场。计算了直角凹面圆锥体的散射声场,并对具体模型进行了水池测量实验,理论计算和实验测量结果一致。表明该方法作为一种高频近似的数值计算方法,可以计算存在多次散射时水下目标的散射声场。     

论爱因斯坦固体模型中声子的化学势

本文利用微正则系综求解了爱因斯坦固体的热力学性质,并说明了在微正则系综中无法独立定义爱因斯坦固体的声子数.在其他系综中,声子数量与温度相互独立,我们严格证明了此时声子的化学势为零.     

自聚焦透镜参数的成像法测量

本文介绍的成像法是通过测量像的放大率和像距来实现自聚焦透镜的参数测量的。这种方法简单易行能实现快速测量。虽然对“交换不足”的透镜测得的折射率不是其真正的折射率,但是它对交换情况给出了一个判据。     

虚拟时间反转水声信号检测

针对目标辐射声信号特性未知的情况,在不增加额外水声换能器的条件下,研究提高水听器阵列对水声信号检测性能的方法。首先,按照经典二元检测问题处理方法分析了常规能量检测方法的性能,在此基础上,根据虚拟时间反转处理原理,对处理后的信号构建检测统计量,推导得到了虚拟时间反转检测方法的理论门限和检测性能的表达式,并通过与常规能量检测的对比分析了虚拟时间反转检测的处理增益。使用计算机仿真实验从声源频率、接收阵列阵元数、目标距离与深度等方面分析了两种方法的检测性能。结果表明,所提出的算法相对于常规能量检测算法在性能上有显著优势,且接收阵元数是对算法性能影响最为明显的因素。     

时间反转聚焦在组织中形成损伤的数值建模

为考察基于时间反转方法的高强度聚焦超声治疗在预设目标点处的组织损伤情况,使用三维有限差分算法求解Westervelt方程,建立非线性声波传播数值模型,采用97阵元相控阵结合虚拟源的时间反转方法进行超声聚焦,分析其形成的声场和热场,并考察目标点偏离轴线时的组织损伤形成规律。结果表明随着目标点偏轴距离的增大,声压旁瓣开始增多。旁瓣的温升较低,不足以形成组织损伤。时间反转方法可用于多点聚焦,在一定的范围内,形成多点目标损伤而不产生额外的周围组织损伤。同时多点聚焦可以形成一个较大的损伤区域,减少超声治疗时间。