短翅鸣螽的鸣声特征分析与听觉研究

本文利用声分析方法研究了短翅鸣螽Gampsocleis gratiosa鸣声的结构、频谱与时域特征。短翅鸣螽主要靠复翅闭合运动时左翅腹面上的音锉与右翅内缘(刮器)相摩擦而发声。音锉脉冲声列是短翅鸣螽鸣声的基本组分,它由一个开翅脉冲和6—7个闭翅脉冲组成。鸣声的频谱较宽,声能主要分布在3—35kHz范围内;主、次能峰分别位于7.5kHz与4.0kHz附近,在10cm远处鸣声强度L_p约为105dB。鸣声的时域特征与环境温度有关。鸣声的三维数字功率谱图分析揭示了频谱能峰的瞬时变化特征。鸣螽有较高的听觉灵敏度,在与其鸣声主能峰区相应的频率范围内(7—18kHz),反应阈值均在30dBL_p以下。螽斯的听觉神经元能对其鸣声的时域特征进行编码。     

螽斯Gampsocleis gratiosa听觉上升神经元的方向灵敏度

螽斯趋声行为的定量分析表明,螽斯具有良好的方向听觉能力。本文报道了螽斯前胸神经节内听觉上升神经元的结构、侧向性和方向灵敏度。在最佳频率15kHz时,它的侧向阈值差高达约16dB。它的方向灵敏度与声刺激频率密切有关,频率愈高,其方位阈值差愈大。上升神经元对每次刺激的峰脉冲发放数和潜伏期变化均与声音入射角有关,因此可用作声源的方向提示。     

蚱蝉Cryptotympana atrata听觉的电生理研究

本文报道了蚱蝉Cryptotympana atrata听觉初级神经元和中间神经元的声反应特征和方向灵敏度。这些神经元有基本上相同、并与蚱蝉鸣声的主能峰一致的调谐频率。它们对声强编码的动态范围为阈上0-40 dB,声强每提高10dB神经脉冲发放约增加两个。它们有较好的方向灵敏度,在最佳反应频率处听觉神经元对对侧声源刺激与同侧声源刺激的反应阈差达10—12dB。     

黑蚱蝉(Cryptotymrana atrata Fabricius)发声装置的结构和功能

黑蚱蝉的发声器官是一种小型化的多重组合式发声装置。其鸣声由重复频率约180Hz的调幅脉冲列组成,可见带宽200—12500Hz,主峰频率5kHz。鼓膜的振动发声是由两侧鼓膜肌交替收缩驱动的。鼓室的功能是改善波形、调谐特性和扩声。腹室的功能是进一步改善音色和扩声。腹腔的主要功能是提高输出功率。褶膜对改善音色和调谐特性有明显的作用。腹瓣和镜膜仅对音量调节有一定的影响。 这些结果可为声学装置的研究提供一种生物原型。     

黑蚱蝉的叫声模式和神经肌肉活动特性

黑蚱蝉(C.atrata Fabricius)的复合脉冲型和单脉冲型叫声(CP-和 SP-叫声)分别具有呼叫声和求爱声特性。CP-叫声的声脉冲由 3个亚脉冲组成,而 SP-叫声为单一脉冲。两者都以约 5000 Hz的主频率为主音的单音调声,但 CP-叫声的主频率幅值比 SP-叫声平均高 10.5 dB。两者发声运动的神经肌肉活动的波形结构虽相似,但 CP-叫声的发声运动由约50 ms的起动过程逐步发展为平稳期,而 SP-叫声快速起动。SP-叫声发声运动的神经肌肉活动增强而动作周期变慢,其动作电位的宽度、后电位和 EMG的幅值分别比 CP-叫声平稳期内平均增高 52.8%、88.8%和 26.3%;而声脉冲的潜伏期和重复周期分别平均减慢 49.5%和 38.5%。     

PB-1型窄脉冲压电薄膜可逆式换能器

本文著者研制成PB-1型PVDF可逆式压电换能器。它的通频带较宽,中心频率500—900KHz,通带Q值1.5,发送电压响应[级]148.9dB(re:1μPa/V),灵敏度-210dB(re:1V/μPa)。在水中声脉冲持续时间7—10μs,并有足够的声功率输出,电声效率约10％。 本文介绍了该换能器的结构、理论分析、测量结果及应用效果。证明了理论与实验的一致性。可供电声、水声、超声等其它PVDF传感器设计时参考。     

一种平面宽带发射换能器的设计

本换能器是由多个纵向振动子组成的平面发射阵。振子共振频率有三种,由低至高依次为f_1,f_2,f_3,获得了一个倍频程的宽带发射。其工作频率为50kHz至100kHz,发射电压灵敏度为162.5±2.5dB。声源级SL>200dB(0dB=1μPa/v·m)。水平束宽为7°—14°,垂直束宽为20°—40°。 本文对发射电压灵敏度的频率响应和指向性图作了理论分析,结果与实验相符     

强流四脉冲电子束源实验研究

为了进行强流多电子束源研究,对现有2MeV LIA 注入器进行了四脉冲改造,二极管脉冲电压约500kV。实验研究了天鹅绒阴极在四脉冲条件下的发射能力、传导电流负载效应以及阴极等离子体运动对阴极电子发射和束能量的影响。利用空间电荷限制流模型推算出阴极等离子体膨胀速率在1 ~4cm/μs之间。     

主动相位偏置折叠型萨尼亚克光纤传感阵列时分复用技术

针对折叠结构萨尼亚克(Sagnac)光纤传感阵列存在噪声光与信号光混叠的问题,提出了一种主动相位偏置时分复用方案.在传统梯形结构传感阵列的基础上,通过调整总线光纤的长度关系和附加延迟光纤的方法,使噪声光和信号光依次交替返回而不会发生混叠.进一步分析表明,通过调整延迟光纤环的长度,可以使输入光脉冲的重复频率达到标准时分复用系统重复频率的二分之一.整个阵列的相位偏置由一个与输入光脉冲同步的相位调制信号驱动集成光学芯片实现.实验演示了一个两基元的传感阵列,最小时间间隔为331.25 ns,输入光脉冲重复频率可达754.727 kHz,在5 kHz处相位灵敏度为7.3μrad√(Hz),探头间串扰约为-51.75 dB.     

强流四脉冲电子束源实验研究

 为了进行强流多电子束源研究，对现有2MeV LIA 注入器进行了四脉冲改造，二极管脉冲电压约500kV。实验研究了天鹅绒阴极在四脉冲条件下的发射能力、传导电流负载效应以及阴极等离子体运动对阴极电子发射和束能量的影响。利用空间电荷限制流模型推算出阴极等离子体膨胀速率在1 ~4cm/μs之间。     

Terfenol-D球形低频换能器

本文设计并制作了一种Terfenol—D球形换能器,使用有限元分析软件ANSYS对换能器的电声参数进行模拟计算,计算结果与实验结果符合很好。换能器水中谐振频率f=6.3kHz,Q-3dB=2.63,证明具有低频、宽带的特点。     

聚（偏二氟乙烯-三氟乙烯）压电圆管水听器

提出了高灵敏度压电共聚物圆管水听器设计方法,论述了聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯)[P (VDF-TrFE)]材料结构与压电特性的关系,利用解析法和有限元法,分析了多振动模式耦合特性对压电共聚物圆管水听器灵敏度响应的影响规律,仿真分析了圆管水听器的耐静水压特性和噪声特性,与相同结构的压电陶瓷和压电均聚物水听器相比,压电共聚物圆管水听器低频段灵敏度分别可提高20 dB和5 dB以上,研制了尺寸为Φ14 mm × 55 mm的压电共聚物圆管水听器样品,经测试,在10 Hz~1 kHz频段内水听器灵敏度响应达到-181.8 dB±1 dB,等效自噪声压低于零级海况海洋环境噪声,与理论模型结果有良好的一致性。结果表明,该设计显著提升了圆管水听器的低频接收灵敏度,并为其耐静水压性能提升提供了思路。     

纯音段的强度差阈与强度的关系

为研究不同持续时间纯音信号的强度差阈与强度的关系,采用计算机控制D/A合成在开始、结束处没有在传统测试中普遍存在的倾斜的上升沿和下降沿的测听信号,对持续时间为1ms、10ms、100ms、1000ms、5000ms、10000ms的1kHz纯音在声压为20dB、30dB、40dB、50dB、60dB、70dB、80dB、90dB、100dB时的强度差阈进行了测量,测试方式为2AFC。所得Weber比随强度的变化趋势与Riesz的纯音调制测试结果及饱和内部泊松噪声理论的预期有很大差别。所得不同持续时间信号的Weber比随强度的变化趋势相似,只是Weber比随信号持续时间增加而减小,随着信号持续时间的增加Weber比随强度的变化曲线趋于相同。这表明脉冲段比较法所得结果与Riesz的纯音调制测试结果及饱和内部泊松噪声理论的预期之间存在差别并不是因为脉冲段比较法采用长度有限的测听信号,并可能为听觉机制的研究提供了新线索。     

瞬态电磁场测试的无源电光式传感器

介绍了一种用于瞬态电磁场测试的无源电光式传感器及其应用系统,其信号输入动态范围约为60dB,频率响应范围为10kHz～700MHz,这种探头部分无源化的传感器具有抗电磁干扰能力强、体积小等优点,可用于复杂电磁环境下或小空间内的脉冲电磁场测量。     

ZnO薄膜硅微压电矢量水听器

提出了一种基于ZnO压电薄膜的硅微压电矢量水听器,其核心部件是利用微电子机械系统(MEMS)技术制作的悬臂梁结构压电加速度计。由近似解析和有限元分析,得出加速度计的灵敏度和谐振频率,并在此基础上对其进行了优化设计。研制了MEMS压电加速度计,并装配后构成MEMS矢量水听器。测试结果表明:加速度灵敏度在20~1,200 Hz范围内约为0.83 mV/(m/s²)。经过液柱法测量,在1 kHz时,MEMS矢量水听器等效声压灵敏度为-229.5 dB (ref.1V/μPa),比同类型压阻式MEMS矢量水听器的灵敏度高17 dB以上。     

瞬态电磁场测试的无源电光式传感器

 介绍了一种用于瞬态电磁场测试的无源电光式传感器及其应用系统,其信号输入动态范围约为60dB,频率响应范围为10kHz～700MHz,这种探头部分无源化的传感器具有抗电磁干扰能力强、体积小等优点,可用于复杂电磁环境下或小空间内的脉冲电磁场测量。     

一种新的水声无源材料声学性能测量装置

阐述了一种新的水声无源材料声学性能实验室测量装置,测量频率范围10－100kHz,最大静水压至3．0MPa,被测材料样品典型尺寸为300×300mm~2。装置应用多基元平面换能器基阵,大面积声透明PVDF薄膜水听器以及宽带窄脉冲信号和现代信号处理技术,在小型压力罐中建立近似的平面波自由声场,测量材料声学性能随频率、静水压的变化规律。测量参数包括复反射系数（口声降低）、复透射系数（插入损失）、衰减系数、复声阻抗和纵波声速。通过对多种不同性能材料样品的测量分析,验证了本装置的测量能力,装置的稳定性考核表明其反射测量扩展不确定度为1．2dB,透射测量扩展不确定度为0．8dB。     

增益开关锁模2μm铥/钬共掺光纤激光器北大核心CSCD

首次报道了中心波长为1958nm的增益开关锁模铥/钬共掺光纤激光器,增益开光脉冲包络和锁模次脉冲的重复频率分别为20kHz和14.8MHz。将此增益开关锁模光纤激光作为种子源,在掺铥光纤放大器中产生了平坦的超连续谱光源。超连续谱的最大输出功率为2.17 W,其长波长边已扩展到2750nm,10dB带宽约为640nm(光谱范围1953～2593nm)。     

圆环状复合材料高频宽带水声换能器

研制了一种圆环状高频宽带水声换能器。利用压电复合材料Q值低从而频带宽的特点,采用双环轴向堆叠产生双模态耦合的结构方式拓宽换能器的带宽。通过理论分析与仿真计算,确定敏感元件几何尺寸。用切割-浇注-被覆电极等工艺制备出压电复合材料圆环;再将制备出的外径相同,壁厚不等的压电复合材料圆环轴向叠堆制成叠堆敏感元件,最后灌注防水透声层制成换能器。对制得的换能器进行水下性能测试,测得该换能器谐振频率为410 kHz,最大发射电压响应为150 dB,-3 dB带宽达60 kHz,水平指向性开角(-5 dB)为360°,-3 dB垂直指向性开角约20°。结果表明将复合材料圆环轴向堆叠可显著拓展换能器的带宽,且实现声波的水平全向发射。     

高频宽带嵌套式复合材料换能器

研制了一种嵌套式高频宽带复合材料换能器,利用1-3型压电复合材料Q值较低、频带较宽的特点,采用组合式的结构拓展换能器的工作带宽。通过切割框型压电陶瓷、灌注环氧树脂得到压电复合材料框型敏感元件,再将不同厚度的框型敏感元件沿轴向嵌套从而制成多层嵌套的压电复合材料敏感元件。建立1-3型压电复合材料中压电小柱的等效电路,根据等效电路计算出压电小柱的谐振频率,并与1-3型压电复合材料的谐振频率理论计算结果进行对比。通过ANSYS软件对敏感元件结构进行仿真,并根据仿真结果确定了敏感元件的最佳设计方案。最终制作出的换能器进行水下测试,该换能器的谐振频率为310 kHz,最大发送电压响应为188.5 dB,-3 d B带宽可达130 kHz,接收灵敏度最大可达-186.8 dB,-3 dB带宽可达90 kHz,谐振频率处-3 d B的指向性开角约为2.4°。该嵌套式敏感元件可实现换能器宽带发射与接收声波的目标。