Computed tomography of the acoustic nonlinearity parameter B／A for biological tissues via difference frequency wave from a parametric array in reflection mode

Based on the finite amplitude insert-substitution method, a novel technique to reconstruct the acoustic nonlinear parameter B/A tomography for biological tissues in reflection mode via the difference frequency wave generated by a parametric array is developed in this paper. An experimental system is established, and the beam pattern of the difference frequency wave is measured and compared with that excited directly from a transmitter at the same frequency. B/A tomography for several biological tissues including normal and pathological tissues, is experimentally obtained with satisfying quality. Results indicate that B/A imaging using this mode may become a novel modality in ultrasonic diagnosis.     

多焦点超声相控阵控制模式的优化及仿真

研究高强度聚焦超声热疗场的声场模式,采用了基于伪逆矩阵的声场合成算法直接形成了多焦点的控制模式,为焦域控制提供了新思路。利用声场快速算法对13×13二维面阵的多焦点直接合成声场模式进行计算机仿真,结果表明了多焦点虽然拓展了焦域大大降低了焦点处的声强;基于此模式采用遗传算法工具箱优化了多焦点模式的声场增益,使得声强最大限度的集中在目标体积内;用遗传算法对声场的模式控制的仿真研究表明,能达到声场控制模式优化的目标。     

利用高斯声束叠加法研究圆形活塞聚焦换能器的非线性声场

由于高斯函数的积分简单性,利用高斯声束叠加法对圆形活塞聚焦换能器在有损媒质中产生的基波,二次谐波声场进行了理论计算,并建立了相应的实验测量系统,实验结果与理论计算结果符合得较好。     

空间光孤子之间相互作用的数值研究

从麦克斯韦方程组出发,考虑光波介质的各向同性,在慢变包络近似下,得到了一般情况下的（1＋1）维非线性薛定讶方程;研究了一维自聚焦介质中线性聚焦和散焦效应对空间孤子之间相互作用的影响;并讨论了不同条件下空间光孤子之间的相互作用．     

一维非线性双原子链晶格振动的色散关系

在小振动情况下,讨论非简谐项对一维双原子链晶格振动色散关系的影响;对于三次方在位非线性力的作用,得到一维双原子非线性链晶格振动的色散关系,分析了光频支和声频支色散关系在非线性作用下的变化;色散关系的频隙在非线性力的作用下发生变化,且频隙的位置将降低（非线性系数为正）或升高（非线性系数为负）。     

基于空气耦合非线性共振频率偏移的混凝土损伤评估研究

针对受损混凝土的整体损伤评估,提出并验证了基于空气耦合的非线性共振频率偏移法。首先通过对混凝土试件进行逐级加载实现了试件损伤的累积,之后利用空气耦合传感器代替传统的接触式传感器进行了试件振动信号采集。研究了距离对空气耦合漏泄波强度的影响;并对两种传感器采集信号的频谱特性进行了对比分析。最后构建非线性共振频率偏移损伤指标迟滞非线性系数对受损混凝土构件的损伤过程,进行了跟踪分析与刻画;并与以纵波波速和固有频率作为线性损伤指标的损伤评估方法进行了对比。实验结果表明,空气耦合方法可快速有效地进行试件振动信号采集;随着试件损伤的累积,非线性损伤指标和线性损伤指标均发生了变化,但迟滞非线性系数的变化更为显著。研究成果为混凝土损伤识别提供了新方法和新思路。     

声波测井相控线阵辐射器幅度加权的优化设计

对声波测井相控线阵声波辐射器进行了幅度加权的优化设计。分别针对辐射声束主瓣和旁瓣的最小化条件建立了相控线阵幅度加权的优化目标函数,采用拉格朗日乘子算法对目标函数进行非线性规划,并确定了最优幅度加权因子。通过数值计算对比分析了均匀幅度加权和不同幅加权条件下相控线阵声波辐射器的指向性以及辐射声束角宽的差异。结果表明,优化设计可以很好地实现相控线阵辐射旁瓣的最小化和给定旁瓣级条件下声束主瓣角宽的最窄控制,并且可以根据声波测井的不同要求提供相控线阵辐射器幅度加权的优化参数。     

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅱ

本文从MHD方程组出发，推导了太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立子传播的非线性控制方程，考虑电子捕获效应，使用解析方法得到了扰动位势的精确解，应用得到的精确解讨论了各种等离子体参数情况下孤立子形成的条件。     

水槽二维聚焦波浪特性试验研究

为更好地模拟波浪的非线性变化过程,给出了在实验室水槽中采用波浪聚焦产生极限波浪的方法.针对聚焦波浪的特点,采用波峰聚焦和波谷聚焦相加减的方法分析了其谐波分量的特性,结果表明,波浪之间的相互作用,导致低频和高频谐波分量的产生;非线性波浪随着输入波幅的增大而增大,高阶分量的频率范围随着输入频率范围的增大而增大.     

疲劳金属材料非线性声学特性的实验研究

非线性声学方法在材料特性的损检测中,特别是在微结构的变化及金属疲劳的检测中有很大的应用前途。报道了一种接触换能器法测量材料的超声非线性系数的方法,并用此方法从实验上测量了不同疲劳程度的ＬＹ－１２铝金棒的超非线性系数。实验结果表明非线性声学参量比线性声学参量对材料的疲晚为敏感。     

热屈曲碳/碳化硅薄壁结构非线性振动响应特征分析

鉴于高超声速飞行器部分薄壁结构处于严峻的热声环境中,利用有限元法研究热声载荷联合作用下的复合材料薄壁结构随机动态响应。依据板壳理论构建复合材料层合板结构系统运动方程,然后将系统运动方程转换到模态坐标下,并采用有限元法数值积分求解结构随机响应;此后基于C/SiC薄板后屈曲状态下动态响应中位移和应力信息,分析了典型的非线性振动响应特征。结果表明热载荷和声载荷对处于热后屈曲状态下的C/SiC复合材料薄板结构响应的影响方式不同;与此同时,分析了结构表现出的三类典型运动:沿初始热屈曲平衡位置线性随机振动、沿两个屈曲平衡位置之间地跳变运动以及沿任一热后屈曲平衡位置小幅值随机振动。     

Nonlinear effects of the finite amplitude ultrasound wave in biological tissues

Nonlinear effects will occur during the transmission of the finite amplitude wave in biological tissues. The theoretical prediction and experimental demonstration of the nonlinear effects on the propagation of the finite amplitude wave at the range of biomedical ultrasound frequency and intensity are studied. Results show that the efficiency factor and effective propagation distance will decrease while the attenuation coefficient increases due to the existence of nonlinear effects. The experimental results coincided quite well with the theory. This shows that the effective propagation distance and efficiency factor can be used to describe quantitatively the influence of nonlinear effects on the propagation of the finite amplitude sound wave in biological tissues.     

离散非线性系统的方程解耦与模态分析

按照微分几何中寻求一组线性独立的、?-不变分布的方法来实现对一个非线性方程组的解耦，达到对离散系统的非线性模态完全解耦的目的，并求出相应的单一非线性模态，求解时采用了逐次代入法，将问题转换成对应的线性模态附加上一系列的线性方程组的求解。同时探讨了迭代解法以简化计算，算例表明这种方法是有效的。     

水声对抗中的优化模型及仿真

水面舰艇如何利用水声干扰器材（如诱饵等）对抗鱼雷攻击是水声对抗中的重要问题之一。该文建立了水声对抗问题的全新数学模型,并利用运筹学中的优化方法来确定舰艇的逃避方向及诱饵的发射策略,将舰艇的逃避方向以及诱饵的发射问题归结为有约束的目标函数优化问题,并利用 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ的优化工具箱求解模型中的非线性规划问题。相比传统的 Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ 方法,此方法具有计算量小,不过分依赖水声参数和水声方程等优点,因此有较好的通用性。     

大展弦比机翼的非线性气动弹性缩比优化

针对几何非线性效应明显的大展弦比机翼,使用两种传统线性缩比方法(刚度和质量耦合下直接进行模态匹配与解耦刚度和质量后进行模态响应匹配的方法)与非线性的缩比方法对某大展弦比机翼进行了仿真计算与比较分析,得出传统的线性缩比方法得到的缩比模型与设计目标相差较大,非线性缩比方法误差较小,即非线性缩比方法更加适用于存在明显几何非线性效应的大展弦比机翼的结论。     

三维有限孔径逆声散射问题的数值解

从声散射场远场分布的信息来再现三维障碍物形状反问题的数值解,提出了求解这类非线性且不适定反问题的一种非线性最优化方法,该方法的主要特点是只需声散射场的远场分布在某个有限孔径中若干个入射和观测方向上的远场信息。数值结果表明,对较小的波数,即使只用在较小的入射和观测范围中的远场测量信息,得到三维障碍物的一个合理的重构也是可能的。     

基于音素相关后验概率变换的发音质量评价

帧规整对数后验概率是目前公认最有效的发音质量的度量。但该文证明了该度量还反映了当前发音对应的声学模型与概率空间中声学模型的混淆程度,使其在评分任务上存在着严重的缺陷。因此,该文提出了可训练的音素相关的后验概率变换;并研究了线性和非线性sigmoid变换,同时给出线性变换的显式全局最优解和非线性变换的梯度下降解法。在全国采集的普通话水平测试现场考试的篇章朗读题型上进行实验。实验结果表明:当概率空间包含所有音素时,该方法能使人机相关度从0.582提升至0.768;当采用优化的概率空间时,该方法能使人机相关度从0.696提升至0.773。     

汽车操纵线性区影响机理分析

汽车操纵线性区是影响汽车操纵和安全的重要指标。研究影响汽车操纵线性区的动力学机理,给出了汽车操纵线性区评价的求解和试验方法。分析了整车操纵线性区与轮胎力学特性线性区的关系。重点分析了载荷转移对汽车线性区的影响机理。通过研究得知轮胎力学特性进入非线性区不是整车进入非线性区的必要条件;由于载荷转移导致轮胎力学特性非线性变化是整车操纵性进入非线性区的主要原因。     

基于电容式微机械声学传感的纳米梁非线性振动控制

电容式微机械声学传感器(CMUT)具有高带宽、易集成阵列化、无需匹配层、灵敏度高等优点,利用CMUT器件检测纳米梁产生的声波信号,得到纳米梁的振动信息,将CMUT器件置于纳米梁下方作为振动信号检测传感器。应用静电反馈控制器,以Euler-Bornoulli梁为振动模型,提出基于CMUT传感的纳米梁非线性振动控制方法,建立纳米梁非线性振动微分方程,应用多尺度方法研究纳米梁的非线性振动控制。分析了控制增益等系统参数与纳米梁非线性振动之间的关系,研究了改变系统参数来增强系统振动稳定性的方法。研究结果表明,选择合适的系统参数可以减弱甚至消除系统振动的非线性并增强系统的稳定性。