基于频谱分析方法的超声空化场三维重建及其分布

超声空化是声化学反应的主动力,采用水听器对超声清洗槽内的超声空化场进行定量测量,通过频谱分析对声场能量进行分离,并利用非线性能量来表征空化能量,再通过MATLAB软件对测量结果进行三维重建,该方法同时具备了定量性和直观性两种优势.同时,通过图形用户界面(GUI)对程序进行封装,增强了该方法的可操作性.基于此方法,进一步研究了液体中超声空化场的三维分布情况,并对其分布规律进行了探讨,从而为声化学反应提供了理论指导.     

双制式温控型声化学反应器研究

在分析传统声化学反应器缺陷的基础上,研制了一种新型声化学反应器.该反应器具有冷却和加热两种温控方式.对反应器的冷却降温性能进行了实验分析.结果表明,该反应器独特设计的冷却降温结构,克服了传统声化学反应器的缺陷,既可有效控制反应介质的温度,又不破坏反应介质中的声场及其超声空化状态.     

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。     

声波在双层不同空化阈值液体中的不对称传播

介绍了在由双层不同空化阈值的左右液体、通过透声膜耦合而成的一维传声系统中,实现声能量不对称传输的物理机理及参数相关性.由于左右液体的空化阈值不同,导致超声波在左-右和右-左传播的空化效应不同,出现了声能量传输的不对称性.该系统无需精心设计,易于实现.在理论上,基于两相流体理论提出了描述声空化液体中声场分布的动力学模型.数值计算表明这种能量传输不对称性与驱动声压和两种液体的空化阈值有关,且在一定条件下整流方向会出现反向.实验中建立自动控制逐点声压测量系统,研究了不同空化阈值液体组合中不同驱动下的声压幅值分布,证实了上述声能量传输不对称性的存在.本文的设想为实现声波单向传输提供了一种新的思路.     

声致荧光的光像特征

通过实时观察和拍摄表明,鲁米诺-碱性水溶液的声致荧光具有某些宏观特征.即声致荧光的空间分布随容器形状而变,在对称性容器中是准对称分布的;在不对称容器中除不对称分布外,还表现出明显的束流形态;声反射界面对这种光像及其亮度分布有显著影响.这种影响有:反射凸面使光像呈散射状;反射凹面使光像呈会聚状;在这两种反射面附近的声致荧光均得以增强.这说明,产生声致荧光的超声空化场既保留了超声声场的反射、散射和会聚等传播共性,也有其固有的空间特征.其中,声致荧光的束流形态可能源于超声辐射力对空化泡群的驱动作用,而它的界面增强效应或许是声反射界面作为新一处的空化核滋生源而引发了更多的空化事件的缘故.     

声致荧光的光像特征

通过实时观察和拍摄表明,鲁米诺-碱性水溶液的声致荧光具有某些宏观特征.即声致荧光的空间分布随容器形状而变,在对称性容器中是准对称分布的;在不对称容器中除不对称分布外,还表现出明显的束流形态;声反射界面对这种光像及其亮度分布有显著影响.这种影响有反射凸面使光像呈散射状;反射凹面使光像呈会聚状;在这两种反射面附近的声致荧光均得以增强.这说明,产生声致荧光的超声空化场既保留了超声声场的反射、散射和会聚等传播共性,也有其固有的空间特征.其中,声致荧光的束流形态可能源于超声辐射力对空化泡群的驱动作用,而它的界面增强效应或许是声反射界面作为新一处的空化核滋生源而引发了更多的空化事件的缘故.     

声致荧光的光像特征

通过实时观察和拍摄表明,鲁米诺-碱性水溶液的声致荧光具有某些宏观特征。即声致荧光的空间分布随容器形状而变,在对称性容器中是准对称分布的;在不对称容器中除不对称分布外,还表现出明显的束流形态;声反射界面对这种光像及其亮度分布有显著影响。这种影响有:反射凸面使光像呈散射状;反射凹面使光像呈会聚状;在这两种反射面附近的声致荧光均得以增强。这说明,产生声致荧光的超声空化场既保留了超声声场的反射、散射和会聚等传播共性,也有其固有的空间特征。其中,声致荧光的束流形态可能源于超声辐射力对空化泡群的驱动作用,而它的界面增强效应或许是声反射界面作为新一处的空化核滋生源而引发了更多的空化事件的缘故。     

声化学反应器中声场非线性研究

推导了利用声压基频和二次谐频分量计算溶液中声场非线性参量的公式,并利用该公式计算了不同功率下侧壁黏结换能器水槽式声化学反应器中亚甲基蓝水溶液的声场非线性参量.结果表明,反应器中亚甲基蓝水溶液的声场非线性明显,低功率下非线性参量测量结果接近标准值,随激励功率增加导致声空化效应增强,非线性参量也随之而增大.     

声致发光法测量超声空化场的实验研究

依据鲁米诺增强声致发光原理,采用微光测量系统,对超声清洗槽内空化声场进行了测量,分析了声致发光强度与功率密度及驱动频率的关系.结果表明,当输入功率密度超过声致发光阈值时,液体中才出现声致发光现象;同一功率密度条件下,不同超声频率发光强度不同.     

染色法测量超声空化场研究

简易、形象地评定声空化强度与分布是功率超声技术应用中的重要技术.本文利用染色法测量侧置换能器清洗水槽中声空化场,通过改变功率,对多种染色载板的染色效果加以比较,给出3种适合不同功率情形使用的染色载板,并提出染色法最佳观测时间和最佳观测方法.同时,研究了变频条件下清洗水槽中的空化分布.结果表明,连续变频下获得均匀的空化场.染色法能形象描述超声清洗设备和声化学反应器中的声空化分布,并且具有简单、直观、经济、可信度高的优点,是一种实际可行的声空化定性评价方法.     

加环筋轴对称壳体振动声辐射特性

为了研究加环筋轴对称壳的声振特性,建立了轴对称壳水中声辐射计算的FEM/BEM(有限元法/边界元法)三维模型,探索了加筋的高度、宽度、数目对轴对称壳的表面平均振速、辐射功率、辐射效率、激励点法向声强以及声场指向性的影响规律。计算方法是在有限元软件ANSYS中建模和模态分析基础上,将有关数据(网格、模态)导入边界元软件SYSNOISE中计算流体-结构耦合状态下的辐射声场特性。结果表明:随着环筋高度、宽度和数目的增大,激励点法向声强、表面平均振速、辐射效率和辐射声功率随频率变化曲线的峰彼此错开;环筋高度、宽度和数目增大时,激励点法向声强以及辐射声功率都有增加,而表面平均振速减小,因而导致声辐射效率的增加;在频率0~700 Hz内,低频时环筋高度、宽度和数目的变化对声场指向性影响规律类似;高频(601 Hz)环筋增多时对称壳尾部声辐射相对增强,而加筋处的中部声辐射相对减弱。     

基于FM的无线扩声系统

针对课堂教学、室内会议等对扩声系统的需求,提出了一种基于FM的无线扩声系统.该系统包括FM收发模块和图形用户界面（GUI）软件.FM收发模块采用C8051F340单片机控制RDA5820实现对语音信号的无线收发,同时通过USB从PC机获取工作频率并发送语音数据;用LabVIEW实现的GUI软件可通过USB修改FM收发频率,并将获取的语音数据进行扩声播放.该系统收发模块采用一体设计,实现语音的FM无线收发,可自动切换收发工作模式,实验表明该系统方案合理可行.     

基于语音识别的救援机器人听觉导航方法

在发生火灾或地震的建筑物内,由于烟雾或墙体倒塌等原因,救援机器人往往无法通过视觉、超声和红外等传感器直接发现建筑物内不可见区域或者其他房间中呼救的目标.利用声音信号波长较长可以衍射绕过障碍物传播的特性,结合现有的语音识别技术,开发出基于听觉的救援机器人导航系统.该系统使机器人可以在全局运动控制中跟踪幸存者的呼救声并向幸存者移动.通过相关实验验证了基于听觉的救援机器人导航方法的可行性.     

钟、钟声与古代诗歌

钟在中国的历史特别古老而悠久。早期的钟,是帝王贵族的乐器,逐渐用于祭祀,后来进入山林寺庙。随着时代的变化,钟声的内涵具有了丰富性和多样性。钟声或昭示时间,或造成幽静境界,或显示一种庄严性,等等。诗人借钟声创造出多种多样的诗,表达思想,抒写感情,使其具有现实内容和人生意义,以及艺术品格或宗教品格。古代诗歌中的钟声,把我们的心灵牵引到历史的远方。     

活塞型声源几何平均声压的声强计算方法

采用p-p法计算声强时,算术平均算法计算常规声压平均存在高频区误差较大、测量效率低等不足。针对这一情况,提出应用几何平均计算声压的方法,并以活塞声源为例,对两种声压计算方法得到的声强误差进行对比分析。结果表明：几何平均声强误差曲线随△r／r的变化更明显;随△r增大,两种计算方法测量频率上限均下降;与算术平均算法相比,几何平均算法更适合于宽频测量,且该算法计算机运算时间短,测量效率和测量实时性高。该研究提供了一种更为理想的声强计算方法。     

基于组合赋权-集对分析法的城市人员密集场所风险评价

为科学评估城市人员密集场所风险,提高城市人员密集场所安全性,运用扎根理论方法对25起典型城市人员密集场所事故案例进行3级编码,提取出16个风险因素,建立了城市人员密集场所风险评价指标体系;然后运用序关系法(G1)和熵权法(EW)提出了基于主客距离的组合赋权方法确定各指标的组合权重,运用集对分析法(SPA)评价和预测城市人员密集场所的风险水平,构建了基于组合赋权-集对分析法的城市人员密集场所风险评价方法;最后,以城市旅游景区为例,评价景区的风险状况和发展态势。结果表明：该评价方法可以减少主观随机性,消除单一的客观误差,弥补了两者之间的信息误差,具有较强的操作性和实用性,为城市人员密集区域安全风险有效预警及管控提供有力的参考依据。     

基于自适应阈值的心音分段算法研究

心音信号可以反映人体心脏瓣膜活动情况,对心音进行分类可以区别出不同心音的病理性信息,这对于临床上诊断不同的心脏疾病具有重要的意义.心音分段是进行心音分类的前提,通过心音分段可以定位出心音中的第一心音(S1)和第二心音(S2),为心音特征参数提取与心音分类提供定位基准.为此,本文提出了一种新的自适应阈值选取心音分段算法.该方法首先利用小波变换默认阈值法对心音信号进行去噪;然后使用归一化香农能量来提取较为平滑的心音包络;接着对包络进行有效地峰值检测,从而确定初始大阈值TH1,并通过迭代法得到最终稳定的双阈值;最后进行心音分段以及分段结果分析.针对部分异常心音分段结果,如心音分裂等的分段结果,利用心音时域、能量等特性实现心音段的合并或去除,保证了分段结果的准确性.实验结果表明,本文方法对正常及异常心音分段准确率分别为97.24%和91.83%,总体分段准确率为95.56%,分段准确率高于传统的阈值选取分段方法.     

临街高大厂房噪声引起的街道声场的仿真模型

为控制临街高大厂房内空气噪声通过围护结构向相邻街道的透射传播,需在建筑设计阶段预测该噪声引起的街道声场,以确定隔声降噪措施.文中根据相关声场的特点,综合运用经典室内声场理论、虚声源法与声学辐射度方法,给出了一个仿真模型来计算厂房内噪声对街道声场的贡献,模型核心在于将声场界面进行离散化求解,并对声能透射与反射的指向性进行合理简化,使其可有效处理复杂的声场空间几何形状及声学特性的不均匀分布.     

中医闻诊声音采集方法研究与改进

传统中医闻诊声音采集方法,由于位置和发音角度的不确定,无法获取精确的声音幅度。提出一种闻诊声音采集改进方法,通过加入一个频率固定、声强固定的参考音,利用声强校准原理,将人的语音归一化到同一位置的声音幅度值,从而消除因距离和发音角度变化带来的信号不确定性。该方法简单易行,归一化后误差小于6%,已应用于临床科研工作。     

基于高斯混合模型的心音信号识别

为了准确区别各种心音信号, 获得更理想的心音识别效果, 提出一种基于高斯混合模型(GMM)的心音信号识别模型. 首先采用小波变换对原始心音信号进行去噪处理, 消除噪声对心音信号特征提取的干扰; 然后对心音信号进行特征提取, 并采用高斯模型构建心音信号分类和识别模型; 最后采用心音信号数据对模型的性能进行验证. 结果表明, 该模型的心音信号平均识别率超过95%, 且心音信号识别结果优于其他模型.