我国在生物组织超声特性方面的研究进展

本文报道了近年来我国在生物组织超声特性——传播速度、衰减、吸收、反射、散射和非线性声参量方面的研究进展情况。分析了继续深入开展这一研究的必要性和重要意义。     

矿井掘进工作面粉尘对机器噪声衰减的影响

掘进工作面悬浮粉尘颗粒改变巷道空气的粘滞特性,同时产生声波散射而影响机器噪声的传播与衰减,简要介绍了粉尘空气介质的声波衰减机理,基于掘进工作面及近巷道粉尘分布特性,分析了悬浮粉尘空气介质的粘滞特性对声衰减的贡献,研究了悬浮粉尘颗粒的声波散射作用及粉尘颗粒粒径、浓度等对声散射衰减的影响,研究表明:巷道中扩散声衰减与介质粘滞声吸收衰减两者在衰减量级上相当,而声散射衰减相对很小甚至可以忽略不计;粉尘浓度是影响粘滞声吸收的主要因素,而粉尘颗粒粒径、粉尘浓度等对声散射衰减有一定影响.     

激光在大气中传输特性的仿真研究

大气对激光传输产生光强闪烁、光束漂移及光斑扩展等影响,严重限制了激光通信、激光测距等系统的工作性能。因此全面开展大气信道中激光传输特性研究是十分重要和必要的。主要研究建立了大气吸收、大气散射衰减效应理论模型及光强起伏、光束漂移和光斑扩展等大气湍流效应影响模型。在分析各模型的基础上,重点进行大气吸收、散射理论模型的仿真和大气湍流对激光传输特性影响模型的仿真。仿真结果表明:大气的吸收和散射将对功率产生衰减;大气抖动引起的激光散斑效应、光束偏折和扩展效应将影响跟踪精度和视轴对准精度;大气湍流引起的光功率波动效应将影响通信的速率和误码率。     

悬浮颗粒物对海水声衰减的影响

海水中的悬浮小颗粒会引起声吸收、散射的变化.作者以Urick的粘滞吸收理论为基础,结合海水自身的声吸收理论和浅海声传播模型,推导出高频下悬浊海水的声衰减公式.本文对悬浮颗粒物的粘滞吸收进行了数值模拟,并以声纳为例,初步研究悬浮颗粒物对其性能的影响.     

基于P_n近似方法的消防水幕辐射传输模拟分析

水幕系统对火焰辐射衰减问题包含了气体、水滴粒子、不完全燃烧产生的炭黑粒子等吸收、散射以及液滴蒸发吸热等过程。针对此问题,本文首先采用Mie散射理论与有效介质理论相结合,建立了水滴粒子以及炭黑掺杂混合液滴的吸收散射特性参数计算模型;在此基础上,考虑燃气辐射吸收作用,采用球谐函数法构造了多层半透明水幕介质的辐射传输计算模型。利用该模型分析了载液量、液滴粒径、水滴蒸发、粒子混合等因素对辐射衰减能力的影响。     

生物软组织超声背向散射信号的仿真

生物组织超声背向散射信号的建模与仿真在超声散射分析与组织定征和超声成像等方面具有十分重要的意义。在对超声背向散射信号建模的基础上,提出了一种生物组织超声背向散射信号仿真的新方法,这种方法的特点是综合考虑了散射元空间分布与组织中的超声衰减现象这两种不同类型的效应,同时还考虑了肝脏组织不同类型的散射模式,即规则散射与弥漫散射这两种类型的散射。规则散射信号振幅服从Ｋ分布,散射元间距服从Ｇａｍｍａ分布。弥     

超声脉冲纵波在固体中传播的可视化研究

为了研究超声脉冲波在钢、铁等金属材料中的传播规律,我们采用和金属材料声速比较接近的k9玻璃作样品,利用研制的动态光弹系统,来观察超声脉冲纵波在玻璃中的传播,由此来模拟超声波在金属中的反射、散射等传播行为.对于利用超声脉冲波检测金属材料缺陷的理论提供了实验依据.     

大气层传播因素对卫星通信的影响分析

随着时代的发展,卫星通信越来越深入到人们的生活、工作和学习中。文章基于电磁散射的理论,从降雨引起散射和吸收,降雨衰减的预测,雪、雹或雾的影响以及晴空效应和大气效应四个方面,探讨与阐述了大气层传播因素对卫星通信的影响。对宽带多媒体无线通信、宽带无线接入的个人通信、卫星系统的设计以及远程教育工程的维护有较好的参考价值。     

医学超声中的迁频接收机原理

由于超声波能对人体内部组织无创伤地进行探测,近年来,超声实时显象在医学上获得了越来越广泛的应用,B型超声显象成了一种有效的常规检查手段.因此,对超声接收机进行深入的研究,以获得更好的图象质量,是有意义的. 超声在生物介质中传播时,由于组织的吸收、散射、反射,强度急剧减弱,其衰减系数与超声频率有关,频率越高,衰减越快,因此其中心频率就随传播距离增加而向低处迁移.有许多文献都谈到过这个现象,但未曾见到有关该现象的定量计算. 本文论证了在高斯形脉冲情况下,频率迁移的一般规律,提出了定量公式,并且具体设计了迁频接收机,得到了较好的实验效果.     

超声脑成像和经颅超声传感增强方法

超声脑成像技术在脑疾病的诊断和治疗方面有着广泛的应用前景，具体包括超声多普勒成像、超声造影成像、超声定位显微成像、超声弹性成像和时延校正成像。由于颅骨声阻抗与背景介质声阻抗存在显著差异，超声经颅传播时会产生强烈的反射、衰减、波形畸变等，导致超声图像的信噪比降低。针对此问题，本文介绍了基于变换声学理论的颅骨互补声学超构材料设计方法，并通过仿真来验证该方法的有效性。仿真结果表明：具有各向异性参数分布的双负声学超构材料能够抵消颅骨畸变层带来的声衰减及波形畸变，使声波在几乎不造成能量损失的情况下通过颅骨畸变层，从而实现超声透射传感增强。该方法对研究基于声学超构材料的无创高分辨率超声脑成像技术具有重要意义。     

用回波重建法分离软组织的超声反射波与散射波

提出用计算机仿真重建反射回波，以分离软组织超声反射与散射波的方法。该法不仅 能考虑到超声波在传播过程中幅度的衰减，还能够考虑到频率构成的变化。为实现该法，在以 前模型的基础上建立了各层衰减系数不同的分层介质超声传播模型，形成了估计各层衰减系 数与各界面反射系数的有效方法。为提高衰减系数估计中谱分析对噪声的稳健性，提出并采用 了冗余自相关算法。用计算机仿真实验与生物组织仿真模块实验验证了上述方法的有效性。     

对沙尘粒子的单粒子散射、消光与吸收研究分析

大气沙尘通过散射、吸收太阳辐射和吸收、发射红外辐射直接影响大气系统的辐射能收支,从而影响区域或全球的气候及生态环境。本文通过数值法研究了近红外和中红外波段电磁波所受沙尘粒子的散射和衰减特性。     

混凝土非均匀性对超声波衰减作用的模拟分析

为深入了解超声波在混凝土中的衰减特征和混凝土随机非均匀性的对应关系,首先,基于数字图像处理技术以混凝土骨料的含量、粒径为变量,建立了混凝土的数字模型;其次,引入Kelvin-Voigt本构关系表征超声波传播过程中的粘弹性;再次,应用谱比法分别测量了骨料和水泥砂浆的品质因子参量,并将其引入超声波控制方程;最后,在此基础上采用交错网格有限差分方法模拟了超声波在混凝土中的传播,并从能量和频率角度分析了骨料粒径、骨料含量、水泥砂浆波速和品质因子等随机参数对混凝土中超声波传播的影响。研究结果表明：超声波散射衰减对混凝土随机性最为敏感,是造成超声波能量衰减的主要衰减模式;粘弹性虽然会进一步造成能量的衰减,但是相比于散射其影响可以忽略;对混凝土进行超声波无损检测的建议入射频率为50-100 kHz。研究为建立混凝土性能特征和超声波传播参数之间的映射关系提供了有益参考。     

MATLAB模拟声速测量中声压的变化

由于介质的吸收与散射,能量将不断衰减,体现为声压的变化．应用驻波法测定声波在传播过程中声压的变化,用MATLAB软件对数据模拟分析．MATLAB模拟显示,示波器显示的声压波振幅随位置L的变化呈指数函数周期性衰减,衰减周期基本上为半个波长;声压波峰值曲线也按规律变化,模拟结果与实验分析结果基本吻合．     

导波模态类型对锚固锚杆无损检测的影响

纵向模态、扭转模态和弯曲模态超声导波在锚固锚杆结构中衰减的差异性巨大,研究这3种模态超声导波的传播规律对无损检测中测试波的选择具有重要指导意义.应用全局矩阵法的理论计算方法和数值模拟方法分别对这3种模态导波的频散规律和传播规律进行研究,两种方法的研究结果吻合较好.研究结果表明,纵向模态在高频范围内存在衰减为20~44 dB/m的超声导波;扭转模态的所有导波衰减都大于180 dB/m;弯曲模态的导波衰减也大于50 dB/m.因此,纵向模态高频范围的超声导波由于衰减小、易激发等优点可以作为无损检测中的首选测试波.      

超声衰减与光散射法蒸汽液滴粒径和含量对比测试

搭建蒸汽测试实验系统,结合经典ECAH(Epstein-Carhart-Allegra-Hawley)理论模型,提出三频率超声波声衰减颗粒测量方法,采用中心频率为22,40和200 k Hz的超声波开展蒸汽液滴粒径和含量(体积分数)的超声法测量实验,在相同工况下基于光散射法的原理,同时开展多波长消光法和激光散射法对比测试研究。实验结果表明:超声衰减法测得蒸汽液滴粒径和含量与消光法和激光散射法的测量值接近,超声衰减法有望用于气液两相流中蒸汽液滴粒径以及含量(湿度)参数的在线监测。     

无规入射散射系数测量中的声能衰减分析

用脉冲响应同步平均法测量无规入射散射系数时，叠加后再经反向能量积分得到的声能衰减曲线，会受到不同脉冲响应中散射成分相关的影响．用统计声学的方法，从理论上分析了考虑散射成分相关时声能的衰减规律，该声能衰减曲线可以看作是由2个按指数规律衰减的曲线叠加而成的．通过理论和实测对用混响时间T10或T20估计衰减曲线早期的衰减速率所产生的误差进行了分析．     

基于分光链路模拟的曲面量子雷达散射截面研究

量子雷达基于量子态特性对目标探测识别,可有效克服复杂电磁环境和目标隐身特性影响。针对光量子在大气中传播时易受介质吸收和散射影响的问题,提出利用分光链路模拟大气介质的方法,对目标量子雷达散射截面进行了研究。通过引入单光子波动方程,采用分光链路模拟大气介质,得到衰减条件下光子波函数,推导衰减条件下量子雷达散射截面公式,并对衰减条件下单曲面量子雷达散射截面进行仿真。仿真证明,在不同入射角条件下,量子雷达散射截面主瓣峰值随衰减系数增加而减小,入射角对量子雷达散射截面无影响;在0 ℃、能见度30 m条件下,目标量子雷达散射截面主瓣峰值随波长增加。     

超声传输特性和超声传感系统研究

研究了空气介质中超声波的辐射、传播、散射和接收等规律性,作为超声传感系统设计的理论基础和具体参数选择的依据。简述3种具有创新性的超声传感系统：混凝土喷射机械手超声测距测向系统、超声地形障碍检出传感系统和移动机器人超声传感系统的设计和实验结果等。     

起伏地表稳相黏弹叠前时间偏移方法及应用

由于大地黏弹介质的吸收作用,地震波在地层中传播时会产生子波相位畸变、高频成分衰减等现象,不能满足薄砂体、小断裂、不整合面等地质现象刻画对地震资料振幅保真和高分辨率的要求.起伏地表稳相黏弹性叠前时间偏移方法是基于浮动基准面假设,通过引入等效Q值实现沿地震波的传播路径补偿吸收衰减的目标,提出了起伏地表倾角道集的计算方法,并...