耐γ辐射匹配层的制备及其在超声换能器的应用*

超声换能器是超声无损检测系统的核心器件。匹配层作为超声换能器的重要组成部分,能减小声阻抗失配造成的声能损失,提高换能器能量传输效率。传统超声换能器由于匹配层等有机材料在射线辐照条件下引起化学键断裂而失效,从而影响检测的准确性。为了研制高性能耐辐射超声换能器,本文选择具有良好耐辐射性能的双酚A型环氧树脂作为基体,氧化铝陶瓷粉末作为无机填料,制备了不同氧化铝含量的匹配层(0%～80%),研究了该系列匹配层样品经过γ射线辐照后的颜色、密度、声速、声阻抗和声衰减的变化情况。随着辐照剂量的增加(0～1000kGy),样品的颜色逐渐加深,密度几乎保持不变;声速,声阻抗和声衰减略有提高。基于该匹配层,研制了中心频率9MHz的超声换能器,换能器辐照前后信号变化不大,表明该系列匹配层在较大剂量辐照下仍然具有良好的声学性能,是较为优异的耐辐射匹配层材料,具有较好的应用前景。     

非均匀组织医学超声发射声场仿真

为了分析医学超声在非均匀组织中的分布特性,建立了超声发射声场的计算模型。采用交错网格有限差分法对耦合超声非线性方程进行数值求解,获得了声速、密度及非线性参数非均匀分布情况下人体腹壁组织内的超声声场分布数据。同均匀介质相比:当声速均匀而密度非均匀时,声束仍聚焦良好,焦点处声能下降了1.8 dB;当密度均匀而声速非均匀时,声束发散严重,焦点处声能下降了3.8 dB,下降程度与非均匀组织接近。组织声速在空间分布的非均匀性是导致聚焦声束能量分布畸变的主要原因。      

超声波多次回波反射法测量油料密度技术研究*

该文通过同时测量油料的声阻抗和声速来测量油料的密度。通过对超声波在不锈钢壁内的多次反射回波信号作快速傅里叶变换,取各次回波信号中心频率下的幅值在对数坐标系下作数据拟合,由拟合曲线斜率并结合多次反射理论求得油料的声阻抗;测量由聚苯乙烯壁面反射回来的二次回波信号计算油料的声速。实验中将温度控制在20?C,测量了8种油料的声阻抗和声速,进而求出8种油料的密度。实验结果表明8种油料密度测量结果的最大误差为1.2%。该方法适合油料密度在线、快速、准确测量。     

用分子运动论解释水的反常膨胀

纯水是一种无色、无味、无臭的透明体．在一大气压下,纯水的凝固点（冰点）是０℃,沸点是１００℃．水具有几种特殊物理性质：在所有固态和液态物质中,水的比热最大;和绝大多数物质的密度随着温度的降低而增大的情况不同,水的密度在４℃（严格讲３．９８℃）时最大;和绝大多数物质凝固时体积缩小,密度增大的情况不同,水结冰时,体积变大,密度减小,水的分子量虽然不大,但它的沸点和蒸发热却相当高．所有这些反常现象都同水的结构有着密切联系．现代分子理论告诉我们：物质是由分子构成的且在作永不停息的无规则运动,分子之间有相…     

声学参量阵转换效率提高方法

针对参量阵转换效率低的问题,提出了一种通过调节声源表面声阻抗率从而提高转换效率的方法。该方法依据描述声波非线性的Kuznetsov方程,首先通过分析方程中拉格朗日密度对参量阵差频波的影响,获得了拉格朗日密度与声源表面声阻抗率之间的关系式,得出了通过调整声阻抗率可以提高参量阵转换效率的结论。随后提出了利用穿孔板改变声阻抗率的方法,并通过数值仿真验证了该方法的有效性。结果表明,通过在声源周围布置声穿孔板可以改变声阻抗率从而提高参量阵的转换效率。     

自然循环型气液固三相流载气蒸发传热的实验研究

符号表Cs固体颗粒在液体中的含量vol．％dp固体颗粒直径mmde实验段当量直径mmh表面传热系数kw／m2Kk液体导热率W／mKq热通量kw／m2r液体汽化潜热kJ／kgTw加热壁面温度℃ug载气表现速度mm／sul循环液速m／sρg载气的密度kg／m3ρl液体的密度kg／m3ρs固体颗粒的密度kg／m3μg气相粘度mPa·sμl液相粘度mPa·sBo沸腾准数Nu努塞尔准数Reg载气雷诺数Rel液体雷诺数沸腾与蒸发装置内换热壁面上的结垢与结疤是降低换热效率的重要因素之一。换热装置的防垢抗垢一直受到重视。近年来，一些研究者将固体颗粒引入换热器的加热管内，形成流化床换热…     

偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场

利用实轴积分法对偶极子声源在径向厚度有限的模拟地层井孔中激发的声场进行了数值模拟,考察了不同声源、源距、模拟地层半径和最外层吸声介质对井内声场的影响。数值计算结果表明:对于偶极子声源,如果模拟地层为声速较低的泥岩,无论最外层吸声介质为流体还是固体,在源距为3.0～4.064 m时,模拟地层半径为1.2 m就能保证刻度井中的"初至波"不受模拟地层外边界的影响;若要使声波全波列的主要部分不受该界面的影响,则模拟地层的半径需要更大;如果模拟地层为声速很高的白云岩,最外层吸声材料宜使用声阻抗合适的固体介质,即使这样,模拟地层半径还需达到2.6 m。这些结果可为模块地层声速刻度井的构建提供理论参考。     

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.     

浅海中沉积层参数对多途到达时差反演声速剖面的影响

本文以简正波模型和声线模型为基础，通过计算机仿真，研究了浅海多途到达时延差结构与沉积层密度、声速、传播损失系数等参数的关系，针对100m左右浅海和600-1300Hz的信号频率，对两种模型仿真结果进行了比较，结果表明，声线模型仿真得到的多途到达时延差结构与简正波模型仿真的结果基本一致，沉积层参数失配对基于声线模型的多途到达时差反演SSP的影响为：反演声速剖面的均方根误差的变化小于1.45m/s，平均误差的变化小于2.60m/s，在所使用的频段内，浅海沉积层参数对多途到达时差反演浅海声速剖面的影响不大，工程应用中可以忽略不计。     

激光超声技术研究纳米材料的力学特性

本文简要地介绍利用激光超声技术对不同工艺条件下所制备的纳米铜、ZrO2和Al2O3纳米陶瓷的声速及相应的杨氏模量的实验测定方法及实验结果．结果表明：对于厚度为100μm－300μm的纳米铜试样，它的声速随成形压力的增高而增大；对于ZrO2和Al2O3纳米陶瓷，在较高的烧结温度下，试样的密度，声速及杨氏模量也随烧结温度的增高而增大，但在较低的烧结温度下，有可能出现异常，在低的烧结温度下，有可能出现较大的声速和杨氏模量．     

同位旋非对称强作用物质状态方程及热力学性质

在Nambu-Jona-Lasinio模型框架下,研究温度和重子化学势对同位旋非对称量子色动力学物质状态方程和热力学性质的影响.通过将零温和零重子化学势下的pion超流物质状态方程以及有限温下同位旋密度、压强与格点数据做比较,发现两种方法给出的结果符合得较好.进一步计算表明,零温和零重子化学势下的平均同位旋能量随同位旋密度单调增加,而非零重子化学势和有限温下却呈现具有极小值的非对称抛物线行为.最后,利用得到的状态方程探讨声速随同位旋化学势的变化行为,结果显示有限温和(或)重子化学势下的声速在相变点不连续,且超流相中的声速饱和值明显大于普通核物质及夸克物质中的值.另外,在超流相中重子化学势和温度具有软化状态方程以及降低声速的作用.     

气泡体积分数对沙质沉积物低频声学特性的影响

由于有机物质分解等原因,实际的海底沉积物中存在气泡,气泡的存在会显著影响沉积物低频段的声学特性,因此研究气泡对沉积物低频段声速的影响机理具有重要意义.考虑到外场环境的不可控性,在室内水池中搭建了大尺度含气非饱和沙质沉积物声学特性获取平台,在有界空间中应用多水听器反演方法首次获取了含气非饱和沙质沉积物300—3000 Hz频段内的声速数据(79—142 m/s),并同时利用双水听器法获取了同一频段的数据(112—121 m/s).在声波频率远低于沉积物中最大气泡的共振频率时,根据等效介质理论,将孔隙水和气泡等效为一种均匀流体,改进了水饱和等效密度流体近似模型.模型揭示了气泡对沉积物低频段声学特性的影响规律,理论上解释了沉积物中声速的降低.通过分析模型预报声速对模型参数的敏感性,根据测量得到的声速分布反演得到了沉积物不同区域的气泡体积分数,气泡体积分数从1.07%变化到2.81%.改进的模型为沉积物中气泡体积分数估计提供了一种新方法.     

长江口与杭州湾海区水底浮泥地声模型及其声反射特性研究

通过在现场和实验室分别对长江口与杭州湾海区水底浮泥重度ρ随深度变化规律以及声速C与声衰减常数β等浮泥声学参数随ρ及声波频率f的变化规律的测量和分析，得出了这个海区水底浮泥层的地声模型。其主要特点是：重度ρ（kN／m3）在10．1到15．0的范围内，随着深度线性增加，但在12．5左右处线性增加的梯度（斜率）有一个突变（拐点），ρ大于15．0以后，ρ随深度的递增加快，即浮泥层很快过渡到硬性泥层或沙层；声速c（m／s）随ρ增大的变化不明显（在±1．5％以内），但在ρ为14．0附近存在一个最小值；声衰减常数ρ（dB/m）则分别随ρ和f（kHz）线性增加。根据实测的地声模型，通过理论计算，对长江口和杭州湾海区水底浮泥层的声反射信号进行了正演模拟研究，得到了在拐点处出现的声反射特性预射波的幅度和极性）与梯度变化的关系，为解决浮泥层重度的回声探测问题提供了依据。     

深海近距离声场频率-距离干涉结构反演海底声学参数

地声反演一般存在多解性的问题,不易有效分离沉积层声速与厚度,本文提出了一种当声源与接收水听器分别位于海面与海底附近时匹配声场干涉周期反演深海沉积层声速与厚度的方法。该声场周期结构由直达波与海底沉积层反射回波干涉形成,其干涉周期受沉积层声速和厚度影响,通过匹配实测与理论计算的声场干涉周期可有效反演沉积层声速和厚度。开展了深海实验验证,利用水听器接收到的近距离船舶噪声的声场干涉条纹,反演得到的实验海域海底沉积层声速与该海域海底表层采样平均值差小于20 m/s。数值仿真与实验结果表明该方法可以有效反演沉积层的声速与厚度。      

猪的新鲜离体软组织的超声衰减和速度

本文使用脉冲插入取代法测量了猪的6种新鲜软组织(血管、脑、肾、心、脾及肝)的超声衰减和传播速度。在37℃下,6种软组织的超声衰减系数a_s与频率a_s-f~n之间均满足幂函数关系。在所研究的l—13MHz频段内,n值在0.96—1.39之间。六种软组织的超声速度均表现出微量但颇为明显的频散现象,在5—13MHz频段内平均频散量为0.11—0.38m/s.在7一37℃温度范围内对脑组织超声衰减和传播速度的研究表明:声速(1MHz)随温度单调上升,变化趋势与水中声速类似。声衰减(1、3、5MHz)则随温度上升而下降,但对较低频率,下降的速度变缓。6种软组织的声速值(5MHz,37℃)近似地与它们各自的总蛋白含量成正比,蛋白含量每增加1％约使声速升高2.9m/s。     

垂直套管环隙内汽液固三相流动沸腾传热的实验研究

符号表C。固体颗粒在液q热通量kw／mZu。固体颗粒与液体中的含量voL％，液体汽化游热kJ／kg体的滑移速度m／s小固体颗粒直径mm或mTi流体温度”CP；液体的密度kg／m’D实验段当量直径mm或mTw加热壁面温度“CP。固体颗粒的密度kg／m’h传热膜系数kw／m’K。1循环液速m／sH液相粘度mPa。k液体导热系数W／inK1前言自MatchL．P．等人首次将固体颗粒引入换热器应用于地热利用山后，对这种流化床换热器的研究开始增多【‘－‘］。研究结果均表明，固体颗粒的引入，可显著强化传热，并有较好的防垢抗垢性能。本文的研究是在液体在垂直套管环…     

测量液体声速的几种方法的探讨

由于声速与物质的物理属性密切相关，故在检测计量中，许多被测量量都可直接或间接地转化为声速的测量，精确地测量声速具有很重要的现实意义。本介绍了三种利用超声波测量液体声速的方法，并且对超声光栅法、超声干涉法和超声相位法进行了比较实验根据三种方法的测量精度，分析了产生误差的原因，并且对现有的实验设备提出了改进的设想。     

动物肝脏的超声速度随组织中水份的变化

软生物组织中的超声速度,随组织的分子组份与结构、水份及温度等等的不同,在1500m/s—1650m/s范围内变化。试验结果指出,支配组织中超声速度的最重要因素之一是水份。 作者以肝为样品,从理论和实验研究了超声速度对水份的依赖关系。实验用了三种方法:测量具有不同水份的不同兔子的肝样品的声速;测量同样肝样品的声速,但这些样品由于存贮条件不同,其水份各异;对碎肝用水稀释到不同程度,测其声速。     

沉积层声学特性对浅海低频声场分布的影响

已有对浅海低频水声场的讨论多是关注声能量在水体中的分布特性,对水体下沉积层、基底中低频声传播的同步研究相对较少。本文基于波动方程,在柱坐标系下推导了一种浅海水体/海底统一波导下低频声能流的计算模型,在此基础上结合具体仿真算例与波动理论阐述了不同沉积层声学参数对声场能量分布的影响规律及机理。仿真结果表明,在沉积层纵波声速>水中声速>沉积层横波声速的前提下,沉积层中密度与纵波声速数值越大,声能量越趋于保留在水体中而不向海底泄漏,横波声速的影响正好相反;沉积层厚度增加到一定量后,基底对流体层中声传播的影响可近似忽略不计。      

霜形成对翅片管式蒸发器性能影响的研究

符号表A面积，mZ7汽化游热、kJ／kgi冰a热扩散半，m‘／s。运动粘度，m勺sdn进口C质量百分数6厚度，mfat潜热D质扩散｝．4｛，ma／sP密度，ng／m‘e出口7烩，＊U一，时间，S，管排m质量，kgA导热系数，W／inKs饱和状态M质流量，ug／s。含湿量，ng水儿g空气sen显热Q制冷量，W下角T总的R气体常数a空气I管S间距，mb翅片间的中心位置。蒸气T温度，KF霜w壁面。；。；w，x，y，z向速度，m／s／翅片x和距离有关的局部分量1目u竟亏目前，热泵的应用越来越广泛，所遇到的最大问题就是蒸发器的结霜问题。结霜使蒸发器的传热情况恶化，同时使…