超声波电机的原理与应用

 超声波电机(Ultrasonic Motor，USM )是国外近20年发展起来的一种新型电机。事实上，在超声波电机问世之前，已有以压电效应进行驱动的电机，但其频率并不局限于超声波范围内。早在1984年，威廉和布朗就申请了“压电马达”的美国的专利；1964年，前苏联基辅理工学院设计了第一个压电旋转电机；1970～1972年西门子和松下发明了压电步进电机，不过因为无法达到较大的输出转矩而没能实际应用。1980年日本指田年生研制成超声波压电电动机（即现代意义上的超声波电动机），克服了传统压电电动机转换效率低和变位微小的缺陷，使压电电动机进入工业实用阶段。     

Characterizing the properties of ultrasonics propagating on the surface of materials with defect by Laser-ultrasonics method

A laser ultrasonics method is used to characterize the propagation properties of surface wave traveling on the surface of materials with sub-surface defect in 2D.Linear and nonlinear propagation properties of ultrasonics caused by the defects have been detected in experiment. A theoretical model is proposed and used to study the linear and nonlinear properties of ultrasonics caused by the defect.The numerical results indicate that the nonlinear ultrasonic wave will be excited when a finite amplitude ultrasonics propagates on the surface of materials with sub-surface defect.The theoretical analysis confirms that the nonlinear wave is caused by the "clapping"of the interface of defect instead of the mode conversions of ultrasonics.     

The simulation of ultrasonic beams with a Gaussian beam equivalent point source model

Point Sources and Gaussian beams are used frequently as fundamental building blocks for developing ultrasonic beam models. Both these models have different weaknesses that limit their effectiveness. Here, we will show that one can develop a Gaussian Beam Equivalent Point Source （GBEPS） model that removes those weaknesses and combines the accuracy and versatility of the point source models with much of the speed and well-behaved nature of Gaussian beam models. We will demonstrate the efficiency and versatility of this new GBEPS model in simulating the beams generated from ultrasonic phased arrays, using as few as one Gaussian beam per element of the array. A single element GBEPS model will be shown to be as accurate as a point source model even when substantial beam focusing or steering is present in the array or where the array beam is transmitted through an interface. At the same time the GBEPS model will be shown to be several orders of magnitude faster than the point source model.     

CD-1型气介式超声波测距仪

上海超声波仪器厂最近研制成功的CD-1超声波测距仪,体积小,集成度高,可靠性好.耗电量小,功能全,使用简便.它以空气为媒介,非接触地遥测距离.它可广泛应用于自动控制系统中.如距离跟踪仪,位移控制器,行车防撞器,汽车倒车指示器,多种防盗设备,各种遥控开关和遥测装置等. 本仪器不仅能自动遥测数字显示距离,还可根据用户要求在0.5—9.9m的范围内输出随距离而连续变化的电压、BCD码、CP脉冲和定点(定距离)的开关信号,以满足各种自动控制设备的特殊需要. 本仪器的特点:体积小 39×20×130(mm~3);功耗低 整机耗电0.03W;无极性供电 首创无极性供     

声全息技术

 声全息是利用声波干涉获得被观察物体声场全部信息的声成像技术。20世纪60年代中期,为了检测和显示对于可见光和X射线来说是不透明物质的结构特性,人们提出用声波代替光波的声全息技术的研究,并且迅速地得到发展和应用。声全息在原理上与光全息完全相同。     

超声动载荷下三维随机骨料混凝土的损伤

混凝土是一种由粗骨料与水泥砂浆组成的非均质复合材料。本研究利用APDL语言程序编写三维水泥混凝土骨料随机投放程序并导入ABAQUS中,同时赋予各相材料塑性损伤本构关系来研究混凝土动态加载下的破坏规律,运用超声波在混凝土破碎中的作用机理对混凝土动态损伤破坏过程进行模拟研究。结果表明:随着超声动态载荷的增大,粗骨料体积分数为40%的混凝土始终能够承受最大应力载荷;随着超声应力波幅值增大,混凝土在动载荷下的损伤值逐渐增大,且粗骨料体积分数为40%时,其抗损伤能力最优;当粗骨料最大粒径逐渐增大,或者当粗骨料最小粒径增大,混凝土级配不合理导致性能不稳定,更易损伤破坏。     

读者来信摘登

安康学院的方小兵老师来信指出：在《物理实验》2006年第2期上，关于“超声波波型转换与表面波的检测”一文中，出现波形与波型混用．波形和波型，虽然都是用来描述波的性质，但两者没有任何因果关系，波形由波源的振动决定，由示波器来显示，波型则是通过测量声速来判定，它的类型由波源和介质共同决定且在介面上能发生波型转换．     

虫蛀玉米种子的空气耦合超声波检测

提出了一种基于空气耦合超声波技术的玉米种子虫蛀孔洞颗粒和完好颗粒分类识别方法·首先根据玉米颗粒的弹性模量、泊松比和密度等物理量计算出了玉米颗粒的声速,并根据检测精度需求设定了激励信号频率。然后采用MATLAB对采集的两类种子超声波信号数据进行分析处理,并分析了种子厚度和摆放方位对超声波响应特征的影响。最后建立了K近邻(KNN)、簇类独立软模式法(SIMCA)、Fisher线性判别(LDA)和决策树(DT)识别模型,并对模型性能进行了测试.结果表明;种子孔洞深度、胚部厚度和正反面方位不同,即超声波在种子表面的反射程度不同、在种子中传播声程不同,则起声波信号衰减程度不同,导致接收到信号的幅值不同,且样本点在主成分分析(PCA)特征空间的分布也不同。4种识别模型均可以实现对两类玉米的分类识别,其中KNN模型性能最佳,其对虫蛀孔洞颗粒和完好颗粒的正确识别率分别为98%100%,误差带为2%,0。此结果说明采用空气耦合超声波技术可以实现对玉米种子虫蛀孔洞颗粒的检测。     

超声脉冲背向散射法测量悬浊液浓度的研究

本文报导了在不同浓度和不同粒径的水泥浆悬浊液中超声脉冲背向散射讯号的数字特征，主要是幅域和频域特征。对于不同的浓度范围，可以取不同的背向散射讯号特征量（如散射声强或散射衰减）来表征悬浊液的浓度和粒径，对于低浓度范围，相对散射声强与浓度有较好的线性关系，对于高浓度范围，声强的散射衰减与浓度有较好的线性关系，高浓度与低浓度之间存在着过渡区域，在此区域内，散射声强随浓度的增加与散射衰减随浓度的增加呈动态平衡，因而在过渡区域内散射声强将与浓度无关，并与频率或粒径有关，当频率一定时，可确定粒径分布。