非简谐波对声速测量的影响

声速测量实验是高校普通物理实验的重要组成部分,通常采用驻波法进行声速测量实验.入射波与反射波叠加后的状态将随反射界面到声源的距离不同而呈现周期性变化,声速测量正是根据该特点进行测量的.然而实际情况比理想情况复杂很多.在驻波法测量空气中的声速实验中,采用数字示波器逐点测量得到超声波的共振曲线,观察到一些非简谐假峰现象.提出对测量到的振幅极大值的大小进行判断,去除这些假峰,使测量的误差降低到最小.     

波在分数Maxwell流体饱和孔隙介质界面的反射和透射

为了准确描述弹性波在流体饱和孔隙介质中的频散和衰减特征,需要研究流体的非牛顿效应。作为当前一种热门的非牛顿流体模型,分数Maxwell模型还没有应用到孔隙介质的弹性波领域。通过对分数Maxwell流体在周期性振动圆管中流动的分析,给出黏滞系数修正因子,由此来表示孔隙流体非牛顿效应的影响。推导了波从弹性固体射向孔隙介质时,在两个半空间分界面的反射和透射系数,其中孔隙介质充满数Maxwell流体。以往研究波在孔隙介质界面反射和透射时,由Snell定理会给出物理意义不明确的复数角度。按照非均匀波讨论,由Snell定理给出的角度为实数,物理意义明确。发现波由弹性固体射向孔隙介质时,孔隙介质中3种类型波的传播方向不同,但衰减方向均垂直于界面。通过数值算例,以及与牛顿流体饱和的情况对比,考察了孔隙流体非牛顿效应对反射和透射系数的影响。结果表明：当孔隙介质充满分数Maxwell流体时,波在界面的反射和透射情况,明显不同于充满牛顿流体的时候。     

半无限大运动介质界面上电磁波的传播特征

利用Lorentz和电磁场量交换,考虑当一束入射波从静止坐标系向半无限大运动介质界面入射时,观测者位于静止坐标系下,所观测到的运动介质界面上反射和透射波的电磁场量,反射、透射波传播频率,反射角、透射角和时域平均能流密度的传递特征.最后就推导结果分两种情况进行讨论,阐述其物理意义,并验证推导结果的正确性.     

桩基低应变完整性测试的多次波分析

为了准确识别桩基低应变完整性测试中桩基缺陷的程度和深度．必须进一步研究速度信号中多次波的影响．利用反射波法成功地模拟出桩基动测中包含透射和多次反射波影响的速度曲线，可处理任意个不等距反射界面的情况．使得应力波在桩基中的传播规律有了进一步的认识；同时提出了相应的多次波反演新方法．可以反演包含透射和多次反射影响的速度波信号．该方法只需准确识别每次的第1个速度波．就可以准确识别桩基缺陷所对应界面的波阻抗变化规律及其对应深度．数值算例说明该方法是确实可行的．     

薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度的超声检测方法

针对薄衬层结构滑动轴承润滑膜厚度超声检测时多次反射回波相互叠加而无法求取膜厚的问题,提出了超声回波信号叠加时润滑膜厚度的求解方法。根据叠加信号的频域分析方法,对薄衬层结构滑动轴承的润滑膜厚超声检测方法进行了理论分析。在原有需要取得轴瓦-空气界面参考反射回波信号的基础上,由厚衬层轴瓦试件或理论计算得到基体-衬层界面的回波信号幅值谱。然后,分别取得参考回波、不同膜厚时的叠加回波信号与基体-衬层界面回波的频域幅值比,并按叠加信号间幅值比关系得到包含膜厚信息回波成分与基体-衬层界面回波成分在峰值频率处的幅值比,由此幅值比的变化关系得到膜厚测量过程中的反射系数值并最终确定润滑膜厚度值。实验结果表明:当润滑膜厚小于5μm时,测量结果与实际膜厚相吻合;随着膜厚增加,特别是大于7μm后,润滑膜的变化及其厚度由多次测量结果的均值表示。在2.3~10.3μm分布范围内的多次实验结果显示,该方法有较高的测量准确度。     

行波的数值模拟实验

通过弦振动方程的数值解法,在PC机屏幕上显示出波的传播、反射等图象,可用于普通物理中“波”的教学和数理方法中“行波法”的教学,能启发学生的学习兴趣,帮助学生对波的叠加、分解及反射时发生相变等重要概念的理解.     

复频聚焦超声换能器声场研究

研制了一种能实现两种频率超声叠加的自聚焦型超声换能器，利用瑞利公式对其声场进行了计算，确定了焦区位置，计算结果与测量值符合较好，对复频叠加声场的频谱进行了测量，发现其有两个原波，和频波，差频波，倍频波等成分，理论分析及实验结果表明，该换能器可以实现双波叠加并产生声散射效应。     

叶轮机械计算中动静叶排间的非定常效应

为了在数值分析中正确反映叶轮机械内部动静叶排流场之间的相互干涉，本文解决了两个关键问题。首先，推导了二维、无粘、可压缩、多级流场的通道平均方程并对其中的确定应力项进行了模化。其次，在Ｇｉｌｅｓ理论的基础上，提出一种与时间推时法相匹配的，适用于多级流场计算的无反射边界条件，并从物理本质上解释了它的含义；发展了一种用时间推进法求解多级流场的连续界面方法。采用无反射边界条件比较了连续界面法和混合平面法两种级间参数传递模型的实际效果，因为考虑了动静叶间的干扰，连续界面法的计算结果更接近实际值。     

传输线第三类格林函数的一种解法

提出一种求解传输线第三类格林函数的方法。首先，用欧姆－瑞利法求出辐射条件下传输线的格林函数；继之，根据参数不同的两对传输线连结处的边界条件，求出波的反射与透入系数；最后，用散射叠加法求得传输线的第三类格林函数。     

光滑管中预混火焰传播物理机理的实验研究

开展了常温常压下二元燃料氢气/丙烷和空气预混气体在光滑方管道中火焰传播物理机理的实验研究。采用压力-时间记录法和纹影法两种测试方法,获得火焰传播速度和火焰阵面结构沿管道变化情况。结果表明:两种方法所测得的火焰传播速度在所测量范围内都先增加后减小。火焰加速传播机理主要是前方未燃气体受到前驱压缩波作用而被加热和压缩的正反馈微分加速机制,之后在管端反射的压缩波影响下,火焰传播速度略有降低。     

平面声波在平行分界面上反射和折射的理论计算

建立了平面声波在平行界面上反射和折射的理论模型，推导了该理论模型下的反射系数表达式，对反射系数随入射角的变化规律作了分析和探讨。对在第一临界角和第二临界角附近的反射系数大小的讨论，有助于研究声波全波列中的滑行纵波、滑行横波和伪瑞利波的幅度特征。     

高频超声清洗中声场分布的仿真及实验研究

高频超声乃至兆声清洗广泛应用于半导体器件的超精密清洗,可以有效去除纳米颗粒污染。其中,声能在声场中的分布决定了清洗效果,包括去除均匀性和清洗对象破坏。对于矩形清洗槽内的声场分布,采用简正分解理论直接求解声压分布。结果表明,兆声声能集中于声源辐射轴所在的局部区域,声压波腹和波节分布反映声源振动面形状,而超声波声能扩散至全声场。采用水听器对超声波声场声压分布进行测量,与理论结果相符。由于截断误差和非线性空化误差的存在,理论值小于实验测量结果。     

基于小波变换的虚拟式声级计的设计及实现

为了克服传统声级计测量精度不高、电路参数调整困难的缺陷,使用小波变换代替传统的FFT对非平稳的噪声信号进行时频分析以获得更准确的噪声各频率成分的幅值,从而在对频率成分进行加权后获得更为准确的声级测量值.利用虚拟仪器技术,在LabVIEW开发环境中采用G语言对算法做了软件实现,它结合PC强大的软硬件资源实现了整个测量系统.为有效实现对多点测量数据的分析和利用,应用LabVIEW的DataSocket编程接口实现了测量数据的网络传输.经测试,该虚拟式声级计达到了较高的测量精度并且具有功能丰富、使用方便的优点.     

棱镜转动定理

棱镜成像是静态问题，转动棱镜的成像方位变化属动态问题。反射棱镜绕某轴旋转，其特征方向就绕同一根轴转至新的方位，利用与的简单关系，比较特征方向处于新、旧两种方位时的棱镜成像，同时得到了棱镜调整计算的显式简单公式和“棱镜转动定理”。     

迈克尔逊干涉仪在超声光栅中的应用

介绍了超声光栅的形成原理,针对利用该现象测量声速的困难,讨论了用迈克尔逊干涉仪测量波长原理制作的测量超声波波长的辅助测量装置来测量超声波波速的方法。该方法能够更加清晰地观测衍射图样的变化,提高了测量的精度。另外给出了实验方法和结果。     

反射棱镜调整定理

 本文旨在公布一条关于棱镜调整的新定理——反射棱镜调整定理。讨论始于作者早在40年前创建的一条隶属像倾斜的“余弦律与差向量法则”,该法则可视为定理之雏形。然后,逐个地介绍了法则后续发展中的五次提升。最终给出了新定理准确明了的定义。     

随钻声波测井中消除钻铤直达波方法的研究与验证

随钻声波测井是准确获取地层信息的重要手段,但是其中沿着钻铤传播的直达波严重干扰地层波的测量。为了消除钻铤直达波对测井数据的影响,提出了一种利用单声源延迟反相激励消除钻铤直达波的新方法。该方法通过自适应滤波有源噪声控制技术虚拟出一个发射声源,实现单声源和虚拟声源激发的两列钻铤直达波到达相同接收器时同频反相相互消除的目的,从源头上消除钻铤直达波对地层波信号的影响,避免了因对钻铤进行物理加工,导致降低钻铤机械强度所引发的测井风险。通过对单声源延迟反相激励原理模型的分析、对原理模型的仿真计算和开发基于自适应滤波有源噪声控制技术的软件对实际测井数据的处理,均验证了该新方法对随钻声波测井中的钻铤直达波消除效果明显。     

超声临界角侧波速度测量方法的研究

声速(SOS)是描述声波在媒质中传播特性的一个基本物理量,通过媒质中声速的测定,可以了解媒质的特性或状态变化.基于临界角侧波原理的超声速度测量方法是声速测量方法中的一种,但现有的临界角侧波测量方法精度较低,适用范围小,在测量声速时易受干扰.为此提出了一种新的基于临界角侧波理论的定量超声速度测量方法,该测量方法引入了一个新的参数———倾斜角补偿时间,该参数通过接收时间的差值求得.通过引入该参数,本方法在实际测量中提高了测量精度.     

声波在运动层状介质中的反射和折射

利用界面相速度相等的条件推导出运动层状介质中声波反射系数和折射系数的递推计算公式 ,并对 2层和 5层的情况进行了计算。当声波入射到运动介质形成的单一界面时 ,除了常见的全反射和全透射外 ,由于介质的运动 ,还存在反射系数大于 1的情况。介质运动使声波穿过界面时出现声影区。声波入射到多层大气中能形成连续折射 ,而反射可以忽略。