声悬浮及声速测定实验仪的设计

《声速测定》是大学物理实验中比较普遍的一个综合性实验。在声速测定实验仪的基础上,改进了信号源,并制作了声悬浮配件,使其实现既可以用多种方式测量声速,又可演示声悬浮实验现象。声悬浮及声速测定实验仪悬浮稳定性强,声速测定准确,仪器造价低,使用方便,这样设计节省了实验室资源和空间。     

An acoustic chamber for sound intensity measurements

The construction and performance of an acoustic chamber suitable for sound intensity measurements is described. The walls and the ceiling of the room are treated with glass wool sheets, air gap and pleated carpet in that order for sound absorption. The final testing of the room shows that good sound absorption is obtained down to low frequencies. The sound absorption coefficient for the room varies between 0.83 and 0.91 for different frequencies.     

Uncertainty of array-based measurement of radiated and absorbed sound intensity

Patch near-field acoustic holography (NAH) coupled with an array of sound intensity probes allows separating the sound field incident on a surface from the one radiated by the surface itself. Although the measurement principle has been successfully used to separate the noise source contribution from disturbing sources and/or noise reflections, the method accuracy has not been investigated in the literature. We describe the results of experiments meant to evaluate the uncertainty in the identification of noise radiated by vibrating panels with different absorption characteristics in presence of an incident acoustic radiation using the statistically optimized near-field acoustic holography. Measurement errors were evaluated through tests performed in controlled acoustic conditions. Results evidenced that the measurement uncertainty depends on the accuracy of the microphone array positioning and on the incident sound field. These conclusions were in agreement with the results obtained by simulations in the phase of instrument optimization.     

基于声强测量的圆柱内部全息柱面复声压相位重构

本文把基于声强测量的全息相位重构原理应用到圆柱内部声场中,阐述了圆柱面相位重构原理,推导了相应的有限空间离散算法并计算了圆柱声腔内主要声模态。结果表明,重构相位和理论值有较好的吻合。最后,分析了重构频率、全息孔径及全息柱面与壳体的间距等重构参数对相位重构精度的影响。     

声强测量技术在水下结构辐射噪声近场测量中的应用

本文介绍了强测量技术在水下结构辐射近场测量中的实际测量系统，特别是水下声系统的扫描平面的实现方法及定位误差控制方法，最后讨论和分析了实际测量结果，从而说明该系统用水下声强测量是可行的。     

线阵声强缩放方法在水下声源辐射功率估算中的应用

为了解决水下声源辐射声功率难以计算的问题,利用线阵声强缩放方法在波束形成声源识别的基础上,根据波束输出结果与声源辐射声功率之间的换算关系来获得相应的声功率。为了提高线阵声强缩放方法的水下声功率估算精度,给出了一定动态范围限制的主瓣区域积分方法,并通过仿真验证了该方法的有效性。在消声水池中开展了水下声功率估算的实验研究。在不同的测试距离下,对双声源条件下的单频以及宽带声源在阵列侧的辐射声功率进行了估算,以混响法的测量结果为参考值,研究了估算误差随声源频率、测试距离等影响因素的变化规律。实验结果表明,无论是单频还是宽带声源,声功率的最大估算误差不超过2.6 dB,在高频时不超过1.6 dB。验证了线阵声强缩放方法应用于水下声源辐射声功率估算的正确性与可行性。     

利用声辐射模态重构任意目标的散射声场

水下目标散射声场的重构可以作为水下目标散射特性的研究基础。本文主要利用声辐射模态对水下目标进行散射声场重构研究。首先,在借助声传递矩阵给出的任意结构声辐射模态的流体域求解方法基础上,通过理论证明了目标的散射声压与声辐射模态具有函数关系。其次,借助声场分布模态的概念,同时考虑到声场分布模态病态及声压测量易受噪声污染,提出基于声辐射模态的正则化散射声场重构算法。仿真结果表明,波数越低,重构所需声辐射模态阶数越少,在较高波数时仅需总模态数的大约20%即可对声场进行重构。与基于边界元的声场重构算法相比,计算量减小了至少80%,且克服了赫姆霍兹积分方程最小二乘法仅对球壳结构的重构效果较好而不适用于长条形结构重构的缺陷。     

轴向反馈式虚阴极振荡器辐射微波模式的远场测定

采用远场测量法测量了虚阴极振荡器波导口的微波辐射方向图及虚阴极振荡器波导口处接上TM01-TE11模式转换器时的微波辐射方向图,接收喇叭口面与微波辐射口之间的距离为1.00 m,满足远场条件。结果表明：两种情况下的辐射主模式分别为TM01模式和TE11模式,从而证实了在实验装置轴对称的条件下,轴向虚阴极振荡器的微波辐射主模式确为理论所预期的TM2模式。对辐射模式的分析表明,TM01模式纯度约为90%,TE11模式的辐射功率为TM01模式的5%左右;TE21,TE01和TM11模式三者的总辐射功率较TM01模式低一个量级以上,微波辐射功率大于300 MW,辐射频率为4.6 GHz左右,微波脉宽大于40 ns。     

改进的非负声强和有用声强识别表面声辐射*

识别结构表面对远场声辐射有实质贡献的区域,对控制远场声辐射有重要意义。该文以非负声强法为基础得到改进的声强计算方法,这种方法比非负声强法计算量小,能更好地识别出表面对远场有贡献的区域。该文对有用声强法从特征值和截断准则的角度进行了一些改进。最后,以四边简支薄板为例,分别采用这三种方法计算几种不同频率下的噪声辐射区域。数值计算结果表明,采用该文提出的方法可以较好地识别出结构表面对远场声辐射有实质贡献的区域,而且计算量相对较小。     

超声空化的研究方法及进展

综述了超声空化研究的各种方法及研究进展,总结了空化研究中存在的问题,简要介绍了超声空化在基因导入方面应用的新进展。     

线阵波束形成声强缩放方法估算声源的辐射声功率

为了解决波束形成声源识别过程中声源辐射声功率定量计算的问题,给出了阵型简洁、便于组合的线阵声强缩放模型。通过推导线阵的声强缩放系数,建立起线阵波束输出结果与声源辐射声功率之间的换算关系。无论是线阵还是平面阵的声强缩放方法,对于偏离阵列中心位置较远处的声源进行辐射声功率估算时都存在较为明显的误差。通过理论推导和仿真模拟计算,研究了同一单极子点声源在不同位置处的声功率估算偏差随频率、幅度的变化规律,发现该估算偏差只与声源偏离位置有关,而与声源自身的强度信息无关的结论,据此给出了相应的声功率估算修正方法。半消声室实验结果和声压法测量结果对比表明:修正后的线阵声强缩放方法用于中高频声源的辐射声功率计算时,单频声源的估算误差不超过1.0 dB,宽带声源的估算误差不超过1.8 dB。     

脉冲声测量技术在光纤水听器测量中的应用

本文介绍了脉冲声测量技术在非消声水池中光纤水听器测量中的应用。理论上分析了脉冲宽度的选择标准，并搭建了实验系统，对某一光纤水听器的声压灵敏度进行了测量，实验结果验证了该技术用于光纤水听器测量的可行性。     

复频聚焦超声换能器水中焦区商场特性的研究

本文对新研制的一种复频聚焦超声换能器的辐射声场进行了实验研究,测定了辐射压在轴向上的分布曲线,进而确定了焦区位置,这与理论所得结果符合较好,测定了辐射声压在焦平面上的分布曲线,并对焦区声场进行了定位,最后对换能器在水中焦区辐射声的频谱进行了研究,不仅观测到了两个源波,而且还观测到了和频波,差频波以及倍频波,证实了声散射声效应的存在。     

波叠加法在结构辐射声功率计算中的应用

描述了用波叠加法来计算任意形状辐射体的辐射声功率的方法。该方法在给定辐射体表面的振动速度后就可求解辐射源的强度,进而求解辐射体表面声功率。文中以脉动球源的辐射问题为列,讨论了波叠加法在应用过程中对单元、节点数目以及单元形状的敏感性。通过将该方法计算结果与解析结果进行对比表明,运用此方法在保证较高精度的前提下能明显减少计算所需的单元节点数,从而节省时间提高计算效率。     

Development of a hand-held sensor probe for detection of sound components radiated from a specific device using surface intensity measurements

In this paper, a hand-held sensor probe is developed for surface intensity measurements. The sensor probe is composed of a 1/2-in. condenser microphone and a lightweight accelerometer of 1 g (=10⁻³ kg) which are connected with a vibration damper made of silicon rubber. The reliable measurement range of the sensor probe is examined and shown to be 100 Hz to7 kHz for sound and vibration. The precision of intensity measurements is confirmed by experiments in noisy environment. The precision is shown to be less than 3 dB for a random noise environment when the S/N is greater than −10 dB and for pure tone environment when the S/N is greater than −5 dB. The sensor probe is applied to determine the sound power level of a hard disc drive unit of a personal computer in an office setting. Good agreement is obtained for A-weighted sound power levels determined by the ISO method.     

圆柱绕流辐射声场的数值研究

本文从ψ-ω形式的不可压N-S方程出发,采用ADI-BGE格式及新的物面边界条件处理方法,并提出一种数值扰动模型,成功地计算了R_e=100时圆柱绕流卡门涡街流动,得到的流场结果比原有数值解准确,与实验结果符合良好,因而可用来进行声场数值研究。在声场计算方面,直接积分Curle方程,对R_e=100时的声源分布及其声辐射特性进行数值分析,并与涡声理论结果和流场中脉动力和脱体旋涡频谱进行比较,证明本文方法是成功的。     

Design of thermistor probes for measurement of ultrasound intensity distributions

Thermistors coated with absorbing material provide small omnidirectional probes for measurement of ultrasound intensity distributions. They are simple and inexpensive to construct and can be made with dimensions less than 1 mm. The use of various glues, varnishes and resins for the ultrasound absorbing coating is considered. Heat is generated by shear viscosity in the neighbourhood of the boundary between the thermistor and coating material. The rate of temperature rise over the first one or two hundred milliseconds after the ultrasound is switched on is a reasonably linear function of intensity over the range used in physiotherapy.     

厅堂声学测量中不同激励声源的比较

基於脉冲响应积分的音乐厅和剧院观众厅声学特性的测量目前有三种使用不同激励声源的测试方法:人工脉冲声源、伪随机噪声序列(MLS)、以及用正弦扫频信号。这些技术各有其优缺点,在实际应用中为了方便根据具体情况选择不同的激励声源,通过在一个音乐厅现场的实测数据比较丁三种声源的实测结果,发现对混响时间测量三种不同的激励声源给出的结果基本一致,但是对明晰度和一些其他的指标,脉冲声源给出的结果与用MLS和扫频信号给出的结果有较明显的差别。对实际中如何选择具体的技术也做了建议。     

阵列式双水听器平面扫描声强分布测量和声功率计算实验研究

根据双水听器法测量声强的基本原理，本文提出了基阵在湖中的布放及测量声强分布的实施步骤。通过对试验数据的处理与分析，给出了声强分布的三维力和等值曲线图，并利用扫描平面上的声强分布。计算出声源辐射的声功率。实验表明，本文提出的用列阵式双水听器声强测量系统，作平面扫描测量声强分布的方案是合理的；利用所测得的双平面近场声强分布来计算源的辐射也是可行的。