基于叉指换能器逆压电效应的激光检测新方法

使用激光在晶体表面激发的声表面波,尝试根据叉指换能器的逆压电效应来探测激光,从而实现声场的变化反演激光照射情况。在讨论激光照射对铌酸锂晶体中声表面波传播特性造成的影响时,建立了点状激光照射的热弹理论模型,首先排除环境温度整体变化的影响,证明了光对声场的影响和照射晶体内部温度梯度的变化有关;然后设计13MHz为中心频率的叉指换能器,从模拟与实验效果对比来看,由激光激发的声表面波影响了原叉指激发波的频率,13MHz及周围频率时的声压变化明显,中心频率迁移到15MHz,声压值波动衰减,从而反演激光的存在;通过理论和实验分析证明了声场检测激光的可行性,可以开拓性地将叉指换能器作为特殊传感器,可用于激光窃听等特场合。     

水听器法测量功率超声振动珩磨空化声场分布

为了直接、简便地研究功率超声振动珩磨作用下的空化效应,对其声场建立数学模型,采用水听器对功率超声振动空化声场参数进行了定点测量,对数学模型所得到的仿真结果进行验证。为了研究流体介质中超声空化声场的分布情况,采用水听器法对不同功率与不同种类液体介质中的辐射超声场进行了多点声压测量。通过对比试验数据分析发现,声波沿换能器截面方向成对称分布,沿换能器轴向方向随距离的增加而衰减;不同种类的液体介质也会影响声压的分布以及空化效应的强弱。该方法可以直观的评价超声振动珩磨作用下的空化声场的强度和分布情况,对后续研究超声珩磨的空化泡动力学行为以及对超声振动珩磨装置的优化设计具有一定的实际应用价值。     

表面波叉指换能器的二端电声特性测量

在设计声表面波器件时,叉指换能器的输入阻抗(或导纳),声散射和电声转换特性是很重要的参量。无论对发射或接收技能器,为了估计耦合强度(如计算K~2之值),确定声同步频率,调谐换能器到声同步;或是设计匹配网络与振源和接收负载相匹配,使换能器具有最佳的振幅和相位特性,必须知道换能器的输入阻抗或导纳。另外,测量输入阻抗的变化规律,对研究叉指换能器的工作特性(如激励的模式,声波的反射)以及在换能器设计时提供依据。     

幅席加权的等间隔交替抽样理论

本文用抽样理论证实了在声孔径加权的声表面波叉指换能器中指条极性的放置原理;换能器的指条极性主要取决于加权函数的形式。根据本文所证明的理论,抽样指条的极性必须在加权函数过零点处倒相放置。最后对单指和分裂指换能器给出了按抽样规定的指条极性在工艺上的设计公式。     

高阶模式兰姆波振荡器研究

本文提出了一种新型的由叉指换能器激发的兰姆波高阶模式振荡器.由于兰姆波色散和多模式特性,采用兰姆波高阶模式的高频振荡器振荡器制作工艺相对零阶模式要简单.为了选择高阶模式兰姆波振荡器合适的工作模式,一个工作模式选择器插入到兰姆波延迟线与放大器构成的闭环振荡回路.实验测量使用的叉指换能器是127.86°旋转,Y轴切割,X轴...     

同步皮秒声致发光观测的简记

声致发光是一种非平衡现象．它是由声波能量得以高度集中而使液体产生的．90年代初，美国加州大学物理系Barbr和Putterman提出报告，他们已经证明，这种蕴有多于105个光子的闪光速度如此之快，以致于当今最快的光电信增管也不能将其分辨．此外，当产致发光由共振声场激发时．这种闪光是有规律的．而且可以不断再现．他们还发现，由可闻声到超声频率范围内的声波所激发的这种精密时钟般的光发射可以持续数小时．分析表明，这种闪光表示了一种高达11次方数量级的能量放大．由于他们的观测和分析具有重要意义，特此简记，介绍如下．在共振声场…     

基于兰姆波技术的液体密度声传感器

在考虑晶体的压电性和各向异性基础上,从声的波动理论出发,对叉指换能器在液体－压电晶片界面上兰姆波的激发理论及基性质进行了研究,分析了兰姆波对液体密度变化的敏感情况,提出了一种基于兰姆波技术的测量液体密度微小变化声传感器,根据传感器敏感液体的特点,对其进行实验分析,取得了较好的效果。实验结果表明,这种传感器具有良好的性能。     

基于多条耦合器声表面波器件的小波重构

提出了一种基于多条耦合器声表面波器件实现小波重构的新方案．利用基于多条耦合器声表面波器件的传递函数等于输入与输出加权换能器传递函数之积的关系，对输入、输出叉指换能器分别进行小波和重构小波加权，在单块器件上实现了小波重构功能，避免了二次插入损耗的产生．利用多条耦合器和双声路对称结构，将沿晶体表面传播的体声波进行了分离和消除，抑制了三次渡越信号，降低了接收损耗，使器件的响应特性得到了改善．实验结果表明，用新方案实现的小波重构器件比用早期方案实现的小波重构器件在插入损耗、体声波抑制、通带波纹和接收损耗方面均有明显的改善．     

声光调制的光学双稳态实验研究

本文论述了双声-光调制,位相延迟等构成的一种新的双稳态系统,并对声-光调制及光信号的接收、调制的相位延迟和利用副载波调制激光光强载波的机制进行了实验。声-光调制器:某些晶体和液体由于机械形变会显出折射率的改变,声波和超声波通过此种介质时,会使介质密度呈疏密交替变化,从而引起折射率相应变化。某一时刻的折射率分布决定于该时刻的声场分布,但对从侧面入射而通过介质的光束而言,由于光速很大,在光通过声束的时间间隔内,声波场变动极小,可视为不变。因此,介质成为一位相光栅,光束通过后发生衍射现象。当超声频率较低,光束垂直于声波传播方向入射,并且通过声束程长较     

超声换能器暂态声场的理论分析与计算

把超声换能器所发射的脉冲波近似为理想高斯调制脉冲波 ,利用亥姆霍兹 -基尔霍夫积分定理 ,通过傅立叶分析的方法从理论上推导出了换能器暂态辐射声场的积分表达式和圆形平面活塞换能器中心轴线上暂态辐射声场分布的解析表达式 ;并对其边缘波和平面波进行了讨论。计算结果表明 ,利用该方法对换能器暂态辐射声场进行数值模拟是十分有效的     

点缺陷正方晶格声子晶体的大尺寸压电陶瓷复合换能器

为了保证大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的纵向工作效率,减少纵、横振动之间的强烈耦合,改善换能器前辐射端面的纵向位移分布均匀度,本文在大尺寸夹心式压电陶瓷复合换能器的前盖板上,加工了3行3列与换能器轴向平行的按正方晶格排列的二维空气圆柱孔,并通过改变3×3超元胞中心空气圆柱孔的半径来引入点缺陷,构造基于半径异常型点缺陷的二维正方晶格近周期声子晶体.该设计不仅可以利用晶体在径向的不完全带隙对大尺寸压电陶瓷复合换能器的横向振动进行抑制;还可以利用点缺陷的Anderson局域化特性,调控局域声场的强度和相位,进一步改善前盖板辐射面的位移分布均匀度;另外,本文分析了点缺陷空气圆柱孔的结构参数对换能器纵向共振频率以及纵向振动位移分布的影响规律.仿真结果表明,基于点缺陷声子晶体的大尺寸压电陶瓷复合换能器能够有效抑制换能器轴向的杂散模态、大幅优化辐射面纵向位移分布,改善大尺寸压电陶瓷复合换能器的性能.     

敷设吸声尖劈的声纳平台水下声学特性试验研究

基于模型试验开展了敷设吸声尖劈的声纳平台水下声学特性研究,讨论了尖劈不同敷设方式下声纳平台的声场分布,分析了声波入射角度对声纳平台声场的影响.分析了声纳平台0%,36%,60%和100%敷设吸声尖劈,声波在0°方向和90°方向入射声纳平台的情况,以及尖劈不同敷设方式、声波不同入射角度时声纳平台的声场分布.研究表明:声纳平台内部各点声压不尽相同;随尖劈敷设密度的增加,声纳平台自噪声在降低,各水听器声压的差异在逐渐加大;吸声尖劈可改变声纳平台的声场,降低声纳平台的自噪声,但存在"声泄漏"现象;声波入射方向对声纳平台声场也有一定影响,但位置不同、声波频率不同,其影响也各有差异.     

治癌用超声加热装置中柱面聚焦换能器声场

超声波对肿瘤加热与放射线、药物相结合可提高治疗肿瘤的疗效。超声加热装置中可采用柱面聚焦换能器。而实际使用的柱面换能器都属有限长,且近区声场需加研究,因此本文提出准确程度较高、适用范围较宽的计算式,用它可算得以前方法未解决的一些问题。我们计算了有限长柱面聚焦声场的三维分布,给出焦平面上宽范围声场分布立体图和焦线中点的声场与柱高的关系以及有限长柱面的“线形焦区”的变化规律。实验水槽内对柱面聚焦声场的测试与计算相符。     

基于倒谱裁剪的反射声波抑制方法及其在噪声场重构中的应用

为了抑制狭小封闭空间内宽频噪声场的反射声波,提出一种基于倒谱裁剪的反射声波抑制方法.首先利用环境脉冲响应的持续时间对信号倒谱反射成分进行划分,然后根据理论对代表反射成分的异常点进行判定,最后对异常点的幅值重新赋予正常值,从而在不破坏噪声信号直射成分的前提下对反射声波进行抑制.在室内弱反射环境和小实验舱内强反射环境中进行对比实验验证,实验结果表明新方法可有效抑制反射声波,对于反射声波所带来的声场重构误差,由90%降低至35%,有效提高了声场的重构精度.     

用多次孔径、相位校正法补偿声表面波衍射的研究

由于切趾加权叉指换能器中小孔径电极的存在，表面波的衍射成了一个不可忽略的二阶效应．它严重影响到实验滤波器在通带附近的旁瓣抑制．讨论了抛物线近似的衍射理论及考虑衍射后的叉指换能器频率响应和时间响应，并利用中心频率法与有效电极法分别对叉指换能器的电极孔径、相位作了多次叠代校正，补偿了器件中的衍射效应．还对校正和未校正的多种情况下的叉指换能器实验频率响应做了对比、分析．所用的方法也适合于声表面波其它二阶效应的修正．     

准一维电子通道中声电电流的实验研究

在甚低温（0．236K）下，通过实验研究了叉指换能器的频率特性以及准一维电子通道中不同源漏电流与分裂门负电位的关系，获得了分裂门的钳断电压．经观察表面声波搬运电子通过准一维电子通道的声电电流发现，声电电流可随分裂门负偏压的变化而发生振荡，作者用库仑阻塞理论对这一现象作了解释．     

弯曲振动超声换能器的振动特性及辐射声场研究

对弯曲振动气介式超声换能器的振动特性及辐射声场进行了研究.该换能器由中心激励的弯曲振动圆盘及纵向振动夹心式压电陶瓷换能器组成.对圆板的轴对称弯曲振动进行了分析,得出了边界简支薄圆板的共振频率方程,推出了夹心式换能器与弯曲圆盘复合振子的机电等效电路及总体频率方程,并求出了其辐射远场声压分布指向性的解析表达式及换能器辐射近场的三维声压分布.结果表明,弯曲圆盘换能器的近场声压分布同样具有指向性,且主要分布在与换能器横向尺寸相同的空间内.对于弯曲振动圆板不同振动模式,等效电路参数及声场分布和指向性不同.     

浅体声波谐波滤波器

用δ函数模型计算了叉指换能器(IDT)的谐波激励特性。在石英ST切割垂直于X轴的传播方向激励了浅体声波(SBAW)的二次和三次谐波,研制了中心频率f_0=100MHz和150MHz左右和相对带宽△f-3(?)/f_0为0.7％左右的窄带滤波器。     

换能器阵列型超声抛光机理及声场仿真和实验研究

为了提高工件表面抛光质量和抛光效率,对传统非接触式超声振动抛光进行了改进,将单个换能器换成换能器阵列,同时加入料筐的旋转运动,设计了实验样机。分析了超声抛光的材料去除机理,推导出单颗磨粒去除材料体积和磨粒振动速度的表达式。利用COMSOL对样机抛光槽内液体进行声场仿真,研究了换能器个数、换能器布置间距、换能器输入电压对抛光液声场分布的影响,优化了抛光槽底部换能器的布置方式,仿真结果显示,换能器个数为4个、布置间距为55mm时,抛光槽中心区域声压分布更加均匀。实验探究了样机料筐转速、抛光时间、换能器输入电压对工件表面抛光质量的影响规律,确定了工件表面抛光效果最佳时的工艺参数组合,结果表明:料筐转速为50r/min、抛光时间为80min、换能器输入电压为150V时,抛光效果最好,此时工件表面粗糙度减小量为0.019μm,表面粗糙度变化率为33.33%。     

二维宽带超声换能器相控阵列的脉冲场计算

讨论了单阵元声场脉冲响应函数的快速近似算法,通过对不同延时量的矩形单阵元声场脉冲响应函数进行叠加,得到了二维换能器阵列的发射和接收脉冲响应函数,再施加以宽带脉冲激励函数,从而得出二维换能器阵列的声场分布。