大功率工作状态下压电换能器效率的实验研究

用电测法对夹心式压电换能器在大功率工作状态下的效率进行实验研究。研究了压电换能器电声效率与负载、输入电功率的关系和效率的频率特性。在声匹配的情况下,换能器的电声效率大于90％,换能器的电声效率存在着随输入电功率的增加而增高的现象。     

用高频瓦特表测量夹心压电换能器在大功率状态下的电声效率

本文介绍实用状态下夹心换能器电声效率的测量实践。主要使用高频电功率计,通过测量同一振动速度下的空载时和有负载时电功率,及两种状态下的介电损耗功率,就可计算出电声效率。此方法具有速度快、设备简单等优点。     

基于量热法的大功率毫米波功率测量及校准系统设计

在百千瓦或兆瓦级大功率毫米波系统中一般采用量热法对输出的毫米波功率进行测量。针对百千瓦级长脉冲大功率毫米波系统功率测量的需要,开展了基于量热法的功率测量系统设计,利用吸收负载将入射的毫米波能量转换为热量,通过监测出入水口的温度和流量实现了大功率毫米波功率测量,并开展了重复性测试。为了实现量值溯源,提高测量系统的准确性,开展了能量标准装置的设计,并推导了能量测量误差。     

功率超声换能器辐射声功率的激光干涉测量

利用激光干涉仪,绝对测定超声换能器表面的振动位移并由此而确定超声换能器的辐射声功率,对一增幅杆型的超声换能器辐射声功率测量的实验结果表明,在本文的声功率测量范围内,空化对换能器表面的振运移测量影响不大,而且该换能器的电声功率转换效率经实验测定可达到０．４０。     

激光量热计不确定度分析

 基于激光量热平台,对ISO 11551涉及的3种弱吸收数据处理方法——指数法、脉冲法和梯度法进行了不确定度分析。从回归分析的角度对拟合参数γ和A等进行了不确定度评估,采用Matlab软件进行不确定度的计算。采用B类评定法对质量、功率等测量参数进行不确定度评估。随机选取样本进行多次测量,验证了本文不确定度评估的有效性。分析和实验表明,拟合偏差是弱吸收测量不确定度的主要来源。指数法的相对不确定度约为0.0129,脉冲法的相对不确定度约为0.0029,是最优的数据处理方法,梯度法采用的样本点过于单一,相对不确定度约为0.0961。提高量热计精度的可行途径是改进数据处理方法和提高激光功率测量精度。     

球壳换能器电声效率测量方法及声场特性分析

在高强度聚焦超声治疗系统中,换能器的电声效率是治疗剂量控制中的重要参数,其在焦域附近的声场分布同样重要。该研究以球壳聚焦换能器为研究对象,基于辐射力天平法与平面扫描法进行输出声功率的测量,同时测量其激励电功率后计算得到电声效率,并就其声场特性分布以及存在的非线性传播现象进行了简单阐述。两种测量方法测得的电声效率在声学计量的误差允许范围内,实验结果表明两种方法在测量球壳聚焦换能器输出声功率时具备较好的一致性。     

测试大功率超声清洗机功率和效率的简易方法

从大功率超声清洗机电源输入到换能器的电流、电压波形皆非正弦波形。采用本文介绍的求和近似法,可以测试电流、电压的有效值以及平均功率。我们用求和近似法对大功率超声清洗机电源的电流、电压、电功率以及输入到超声换能器的电流、电压、电功率进行了测试,并用量热法对清洗槽获得的声功率也进行了测试。由测试结果计算出电源和超声换能器的效率。与已发表的结果比较接近。该方法可靠、直观、而且成本低,适合于生产厂家在现场进行测试与实验。     

绝对吸收式激光能量计高准确度校准技术研究

采用量热法的高能激光能量计用于测量能量大于50 kJ的连续波高能激光能量,通常用已知功率的连续激光开展激光能量计的光电校准需要激光照射时间超过20 min,而由于热损失等原因,进行长时间激光能量校准时,校准不确定度高达12%。以量热式平面吸收高能激光能量计为模型,从理论上分析了热辐射、热对流对连续波高能激光能量测量结果的影响,得到了较准确的平面吸收腔激光能量计冷却数学模型,实现了能量计热损失补偿,并通过建立相应的实验装置验证了该模型,用其对装置的测量结果加以修正,可使光电校准的测量不确定度减小到1%以下。     

Z箍缩软X射线辐射能量薄膜量热计改进技术

薄膜量热计是进行Z箍缩辐射总能量测量的主要手段之一,准确可信的总能量参数对Z箍缩研究具有重要意义。对薄膜量热计装置进行技术改进,采用脉冲恒流源代替脉冲恒压源驱动镍薄膜量热计,撤除了回路中的串接电阻,可直接测量薄膜探测器的电阻变化,从而有效提高了辐射总能量测量的精度,拓宽了该设备的适用范围,使其可对目前强光一号加速器Z箍缩实验中所有典型负载进行测量。改进后平面型铝丝阵负载实验中总能量测量的相对不确定度由49.0%降低为19.6%。与闪烁探测系统功率测量结果积分值进行了对比,二者比值在0.87~1.04之间。     

决定超声换能器最大效率的参量N_(eff)

换能器的电声效率在功率超声处理技术中是一个很重要的问题。研究它与哪些因素有关,在什么负载条件下能够达到换能器的最大效率,这对于如何设计和制造换能器;如何进行声匹配等等都具有实际意义。本文给出一个评价功率超声换能器的效率及其负载适应能力的重要参数N_(eff),并提出测量方法。     

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.     

准稳态法测量液体比热容的实验研究

建立了准稳态量热计,通过测量纯水和正庚烷的比热容,对量热器进行了检验。比热容的测量结果与文献标准值比较,最大偏差不超过1.0％,表明量热器具有较高的精度和稳定性。在此基础上测量了含氧燃料添加剂碳酸二甲酯及可作为蓄热介质石腊的比热容,为混合燃料的设计和空调余热利用提供基础数据。     

软X射线测量用电阻式薄膜量热计

介绍了一种用于软X射线辐射能量测量的电阻式薄膜量热计。利用电流的欧姆热效应对薄膜量热计的灵敏度进行了标定。在有基底薄膜的标定过程中,采用一维热扩散模型,考虑了金属薄膜向基底的传导热损失。利用电阻式薄膜量热计对聚龙一号装置钨丝阵Z箍缩产生的软X射线进行了测量,并与平响应X射线二极管(XRD)探测器的测量结果进行了比较。实验结果表明,电阻式薄膜量热计测量的软X射线辐射能量和辐射功率与平响应XRD探测器结果在测量不确定度范围内合理地一致。     

利用薄膜量热计测量高功率Z箍缩软X射线总能量

 介绍一种采用脉冲恒压电源驱动的镍薄膜量热计，研制了测量系统和镍薄膜探测器，对探测器的电阻 温度特性进行了实验标定，该量热计已成功应用于测量“强光一号”加速器高功率Z箍缩等离子体软X射线总能量，分析了测量不确定度。     

超声光栅实验中声致折射率变化的研究

为了研究声光效应中声致折射率变化情况,以超声光栅实验为基础,用CCD结合光强分析软件,分析了衍射光的强度分布;通过数值计算衍射光相对强度,比较得到了在超声场频率为10.27 MHz时,介质中的声光相位延迟Δ=1.2855 rad,声致折射率变化量Δn=3.014×10-6;进而讨论了电声换能器的机电耦合效率与超声频率的关系,给出当超声频率为10.33 MHz时,耦合效率最高,介质中折射率变化量最大;结果表明,在超声光栅实验中,引入这些测量内容,不仅能丰富实验内容,更能加深学生理解声光效应,扩展学生的知识面.     

一种近似测量换能器效率及其等效电参数的简易方法

本文提出了一种近似测量换能器效率的简易方法.在换能器负载对其共振频率影响不大的情况,利用换能器的等效电路,根据换能器效率的定义,推出了只依赖于频率及谐振时换能器两端电压与电流之间相位角的效率表达式,把测量阻抗的要求变成了测量相位角的要求,与导纳圆法比较,所用仪器简单,测量迅速,克服了导纳圆法中逐点测量及逼近的麻烦,为迅速分析换能器的性能提供了一条简单的测量途径.     

一种基于互易原理的超声功率新测量方法

本文从换能器的互易原理出发，利用平面波自易校准法获得换能器的自由场发送电流响应．根据平面活塞型换能器的衍射规律，推导出发射声功率的表达式．由此计算互易换能器在给定驱动电流（或电压）作用下的辐射超声功率．基于上述原理，使用自易校准装置测量了互易换能器的声功率一频率曲线．估计的测量不确定优于±20％．     

热流传感器传热特性电弧风洞实验及数值模拟

高超声速飞行器面临剧烈的气动加热环境, 电弧风洞是飞行器防热材料地面考核筛选的主力设备。热流密度是电弧风洞重要的模拟参数之一, 需要进行准确有效的测量。针对电弧风洞气流环境特点, 开展传统塞式量热计和新型同轴热电偶的对比测热试验, 并采用数值模拟对两种热流传感器的传热特性进行了分析。在电弧风洞平板自由射流试验热流密度分布在0~1 100 kW/m2范围内, 同轴热电偶的热流密度测试试验结果相对塞式量热计偏低10%~15%。数值模拟结果表明, 塞式量热计本身结构热物性参数不匹配会导致热流密度测量数值偏高至少10%, 而同轴热电偶测量数值偏高最大仅为2.19%, 相对塞式量热计具备更高的测量精度。同时, 电弧风洞中不同材质热流密度测试模型使用同轴热电偶进行测热试验时, 需要在同轴热电偶同模型之间增加适当厚度的不锈钢套以满足传感器周围环境的热匹配。      

聚焦超声源对生物媒质加热的理论研究

用差分法求解生物热传导方程,研究了凹球面聚焦超声换能器用于热疗时在人体组织内产生的稳态温度场.引入热焦距及等温线,分析了换能器参数、生物组织特性参数对有效治疗区的影响,并对声场和温度场特征进行了比较 关键词： 聚焦超声 热疗 生物组织 温度场     

用静电换能器实施超声脉冲回波重合法精密测量固体的声速

本文讨论采用静电换能器实施脉冲回波重合法以精密测量固体介质的声速.由于静电换能器的非接触特性,避免了耦合层修正且容易实现正确的周期重合,从而大大提高了测量系统的性能.本文推导并计算了使用静电换能器时的回波测量系统的衍射修正量,设计并制作了ESO型固体声速仪及其探头装置.对几块玻璃和铝试样的测量结果表明,本测量系统测量声时的精度达到射频周期的1/500,即当超声频率10MHz时,声时测量精度达到0.2ns.