金属中超声脉冲的激光产生和压电接收

本文报道了利用TEACO_2激光器的单一光脉冲,在铝、铜和低碳钢等金属中激励超声脉冲,并用超声压电换能器检测声脉冲的实验结果。对声信号的频谱做了初步的分析。测量和分析将有助于建立激光在固体中激励声脉冲的物理模型。     

超声阵列的多频脉冲压缩方法研究

脉冲压缩方法通过采用编码信号激励与脉冲压缩接收来提高超声检测的时间分辨率和信噪比。然而,受换能器带宽的限制,编码信号的时间带宽积往往有限,影响脉冲压缩效果。开展了基于超声阵列的多频脉冲压缩方法研究,超声阵列是由具有不同中心频率和带宽的多个阵元组成,从而使得整个阵列具有比单个换能器更宽的带宽。提出了压缩后叠加取包络的脉冲压缩方法,并研究了这种方法在提高时间分辨率和主副瓣比上的技术方案,对多频脉冲压缩的超声阵列进行了设计与优化,发现多频脉冲压缩方法能很大程度地提高时间分辨率,并能有效地抑制各阵元信号叠加产生的周期副瓣。理论和实验结果表明,这种压缩后叠加取包络的方法得到的时间分辨率在性能上受阵元带内不平整度的影响很小,能使阵元压缩包络中的主副瓣比得到明显改善。      

利用PVDF传感器检测激光超声的实验研究

简要介绍了激光超声技术以及声表面波的基本特点、激光超声产生和接收的基本原理及激光超声技术的应用。概述了聚偏二氟乙烯（PVDF）压电薄膜材料的结构、性质和应用，以及薄膜压电性产生的机理。对PVDF换能器的设计思路和实验方法进行了简单讨论。具体实验采用脉冲激光器激发声表面波，利用PVDF传感器接收实验信号，调试实验信号，得出波形，并对实验现象作出初步分析。证实了该实验装置应用于激光超声无损检测的可行性与可靠性。     

声速剖面对深海远程声脉冲结构的影响

利用东印度洋和南海海域进行的深海远程声传播实验数据,比较分析了声道轴附近深度发射的声信号在两个海域不同声速剖面结构下的远程传播损失和脉冲时间到达结构。通过对比观测发现,两海域的深海声传播损失特性存在一定的差异,声脉冲时间到达结构差异性显著。首先,在东印度洋实验中观测到潜标垂直阵同一接收距离上,靠近声道轴传播的声能量较大,且声道轴附近声速较小但沿其传播的声信号却最先到达,而偏离声道轴传播的声信号延后到达,在整个接收深度上呈现出声道轴附近接收波形早于其他深度到达的分支结构,这与南海典型深海环境下的脉冲时间到达结构存在显著差异。其次,结合深海声道的参数化数学模型,分析了声速剖面对远程脉冲传播时间到达结构的影响机理,并理论解释了两个海域实验中观测到的脉冲声信号时间到达结构现象,其形成原因在于深海声道中决定声速剖面结构的声道轴系列参数的差异。该研究结果对通信声呐在不同海域深海远程环境下的应用具有一定的参考意义。     

基于LabVIEW的时间反转超声检测系统的开发

时间反转技术在超声无损检测中的应用非常广泛,它可以忽略介质的非均匀性及初始信号源的位置,能够在时间和空间上聚焦超声波,实现对介质缺陷的聚焦检测。基于LabVIEW图形化编程软件,结合计算机、信号发生器、示波器、超声换能器、GPIB等的使用,对超声检测系统实验平台进行了构建,实现了超声信号的发射、接收以及时间反转一系列的信号处理过程。系统工作过程中,采用了三种不同的时间反转技术：经典时间反转技术(Time Reversal：TR)、反向滤波技术(Inverse Filter：IF)及1位处理技术(1Bit Processing),来实现信号的聚焦。实验验证该系统可以有效的实现时间反转超声检测过程中对信号的激励、接收、处理和存储等功能,有良好的精确性和适用性。     

合成孔径聚焦超声成像(三)

在合成孔径超声成像中，用小孔径基元换能器发射声波，并继而采集被目标或缺陷散射产生的回波信号．数据采集完成后，通过处理才能得到高分辨的重建声图．对种种不同的合成孔径成像技术而言，成像过程都可以分为两步：1．数据采集和存储；2．图像重建．在第一步中由基元换能器完成的电一声、声一电信号转换功能，及由后续电路完成的信号量化、采集功能，对各种不同的合成孔径成像技术而言，在原理上是没有多少不同的．各种不同的成像系统间的差别，主要在于所应用的图像重建原理及算法．在第一讲及第二讲中，我们分别介绍了基于等效线阵及匹…     

功率合成全固态脉冲源外场目标探测试验

 为给冲击雷达提供理想的发射源,利用功率合成技术,将多个数kV,ns级的固态脉冲源合成为MW量级的高功率脉冲源;为研究冲击雷达目标特性,设计了一套由功率合成的全固态脉冲发射机、超宽带平面TEM喇叭发射天线阵、超宽带开槽接收天线阵、正交解调采样接收机、主控计算机组成的冲击体制雷达目标探测系统;采用增大收发天线、目标与地面的距离以及在目标回波中加时间窗的方法,成功探测到2 km处在光学区RCS为0.01 m²的目标;采用16个发射单元的目标回波信号比采用8个发射单元时明显,这表明功率合成在采用较多发射单元时效果更为明显。     

开关模式的方波调制超声波发射电路

一种基于开关模式的方波调制超声波发射电路,是利用超声换能器压电晶体振子的串联谐振网络与有源开关器件之间所形成的最佳响应,实现了高效的方波调制发射。 本文分析了此种电路的特点和数学表达式,叙述了实现这一电路的实验方法,最后给出了由这一电路产生的超声波方波调制脉冲的波形图。     

基于无线通信的激光超声测量系统

激光超声测量技术是一种重要和先进的非接触式超声测量技术.为了减少测量系统各构成部分间的电缆连接,将无线通信技术与激光测量技术的特点相结合,研究了一种激光超声无损测量系统,分析了该测量系统的原理及构成.系统用掺钕钇铝石榴石固体激光器在材料中激励超声波,压电换能器接收超声信号.该信号经系统级芯片MSP430F2274单片机放大、模数转换成数字信号,然后由单片机控制nRF905芯片进行信号的无线传输.接收部分的单片机采用RS-232-C接口标准实现与计算机的串行通信,把信号送入计算机显示记录存储和处理.结果表明该系统实现了激光超声的近程无线测量, 简化了系统的结构,传输性能稳定,对周围电子仪器干扰小,显示了很好的应用前景.     

用激光外差干涉仪探测金属表面超声振动的实验设计

将激光外差法测量的科研成果转化为物理专业实验，设计了易于调节的激光外差干涉系统，实现了外差信号的接收，用压电超声装置代替激光超声装置，使实验系统小型化。     

面向CMUT声发射特性的驱动电路优化设计

根据电容式微机械超声换能器(CMUT)的工作原理,设计了用于驱动CMUT发射超声波的电路.通过适当的串行匹配,消除了脉冲激励信号的过冲现象.在此基础上进一步探究了脉冲激励参数对CMUT声发射特性影响.结果表明,随着激励脉冲个数的增加,CMUT输出超声信号的有效带宽逐渐变窄,二次谐波逐渐增强;随着激励脉冲占空比的增加,C...     

JCZ-1型金属棒晶粒度超声自动检测装置通过部级鉴定

1981年12月9日至12日,在第二机械工业部举行的鉴定会上,JCZ-1型金属棒晶粒度超声自动检测装置通过鉴定。 该装置采用超声穿透方式。超声频率5兆赫,线聚焦换能器发出钟形包络的高频声脉冲。经接收通道的对数转换后,仪器输出与被测棒材的晶粒度成线性     

PEO型精密超声声速仪

木文介绍用脉冲回波重合法精密测量超声声速的仪器.超声脉冲发射、接收、以及显示部分组装成整机,使操作方便,性能稳定可靠.主控信号使用特制的步进为0.1Hz、频率稳定度为10~(-9)/s的PZS-1型频率综合仪,更提高了测量精度.     

乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光特性

利用一种改进后的U形管圆锥泡声致发光装置，研究了乙二醇溶液中圆锥泡声致发光的发光特性.实验结果表明，利用乙二醇溶液可以得到超强的单个发光脉冲，其脉冲宽度可以达到150 μs，其值远远高于其他方式产生的声致发光的脉冲宽度.测量得到的光谱为一从紫外到可见光波长范围的连续谱，在589 nm附近叠加有钠的3P-3S原子发射谱线.在钠的原子发射谱线两侧测量得到了Na-Ar分子激发态跃迁形成的蓝卫星带，并在声致发光实验中测得了Na-Ar的红卫星带以及钠的3S-4S原子发射谱线. 关键词： 圆锥泡声致发光 光脉冲 光谱 卫星带     

空气中声源激发的浅海水下声场传播实验研究

为了了解空气中声源激发的水下声场传播特性,对此开展实验研究.2010年在南海北部海域进行了一次空气中声源激发水下声场实验,在水下成功地接收到远至4 km处大功率扬声器在空中发射的脉冲声信号.本文通过分析实验数据,研究空气中声源激发的浅海水下声场传播特点.针对接收阵拾取的声传播信号信噪比低的特点,综合利用脉冲压缩以及波束...     

时间反演聚焦经颅磁声电刺激仿真与实验研究*

无创脑神经调控技术是生物医学领域的研究热点,经颅磁声电刺激是利用静磁场和声场的耦合而产生的感应电场作用于神经组织,对大脑的目标位置进行刺激和调控的一项技术。颅骨的存在使超声在传播过程中发生相位畸变和幅值衰减,聚焦区域偏离,难以实现精准聚焦。该文基于时间反演法,模拟颅内点声源发射脉冲以及超声传播过程,计算各个阵元接收到的时间差,按照后到先发的原则发射脉冲进行聚焦刺激。与传统相控阵聚焦相比,焦点偏移现象基本得到解决,焦域横向、纵向分辨率均有所提高,提高了声束聚焦精度和感应电场峰值。通过搭建实验平台,将两种聚焦方法所测得的声场归一化处理,验证了时间反演法能补偿焦点偏移,并通过实验证实了超声换能器声场和产生感应电场分布存在较高的一致性。基于真实颅脑结构的虚拟点源时间反演聚焦可以实现无创、精准、灵活的经颅磁声电刺激,有助于推动精准神经调控技术的发展。     

高压脉冲波的电晕电流测量方法

在观测高压脉冲电晕放电时，因脉冲电晕电流中除了有离子电流外，还有位移电流，并且位移电流是比离子电流大2—3个数量级，因此，受到位移电流很大影响，给测量工作带来很多困难，本文介绍一种对高压脉冲电晕电流的测量方法，它能解决位移电流对电晕电流的波形测量的影响，能定量的测出离子流的平均电流，离子电流的逐值，离子电流峰值到接收极的时间等参数．一、实验装置本实验装置如图1，它是由高压脉冲电源”’、电晕线、金属屏蔽网、接收极、直流电源、电容C、取样电阻等组成．二、出且原理与方法高压脉冲电源能方便地改变高压脉冲输…     

基于超声相控阵的环焊缝缺陷检测方法研究

针对传统超声探头焦距固定,检测位置的改变就要更换相应焦距的探头而影响检测效率的问题,提出一种基于超声相控阵换能器的环焊缝缺陷检测方法。而超声相控阵具有电子偏转和电子聚焦特性,能在不移动的情况下发射偏转聚焦超声束,有效地解决了上述问题。首先基于超声相控线阵换能器的声场特点,采用数值分析方法,研究了影响声束偏转聚焦性能的几个主要参数。然后给出了与超声相控阵换能器相连接的多通道数据采集系统结构。介绍了单通道声信号的硬件结构及相应的信号处理方法,实现了对换能器中单个阵元的精确延时的控制。实验结果表明,优化设计的超声相控线阵换能器具有较高的检测精度和检测效率。     

宏声声学器材厂生产压电陶瓷材料

河北省保定市宏声声学器材厂（原化新压电陶瓷器件厂）生产的PMN压电材料，其配方于1987年通过了由声学专家组成的省级技术鉴定．这是一种高KP，高介电常数，低Q。的压电材料，适用于接收型换能器．该厂目前已形成PMN、PZT等四大系列产品的生产能力：1．用P（ZTNU七；压电材料制造的油田声波测井YTG－l－7型高温测井压电陶瓷换能元件，测井时可发射、接收并用，从室温到20OC高温，机电转换率的变化率＜6％．2．用于接收的PMN压电材料及FTD蜂鸣片产品，适用于仪器仪表，传感器，电话机及讯响器．3．大功率发射型材料PZT－8，适…     

超声成像实验仪

我们模拟了一个原理相对容易、结构相对简单的超声成像实验。通过超声波测试仪发射和接收换能器信号 ,输出的电压信号送入计算机的A/D卡。A/D卡的另一通道采集换能器的跃变位置信息 ,并将数据提供给成像程序 ,把物体某一断层的截面图画出。通过这一实验 ,我们可以了解超声波在固 /液两相流中的传播原理 ,同时也可掌握数据采集和一般的成像方法