超声振动系统导纳特性与声场指向性研究

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超声键台换能系统支承状态下导纳特性测量

数的变化情况。
关键词：声键合换能系统；超等效电路；导纳；导纳圆中图分类号：Ｎ３５９Ｔ０．３文献标识码：Ａ文章编号：０４４０（０７１—０６０１０ —５７２０）２０２．６
ＥｘｅｉｅｔｌＳｕｄｅｆＥｌｃｒｃｌＣｈａａｔｒｓｉｎＵｌｒｓｎｉｐｒｍｎａｔｉｓｏｅｔｉａｒｃｅｉｔｃｏｔａｏｃＴｒｎｓｕｃｒｏｉｅＢｏｅｓｌｒｍｇｅａｄｅｆＷｒｎｄｒＲｅｕｔｆｏＤｅｒｅｏｇｎｅｓｏａｐｆＴｉｈｔｓｆＣｌｍ
ｅｕｖｌｎｉｃｉｒｃｕｒｄ．ｑｉａｅｔｃｒｕｔａｅａｑｉｅＫｅｗｏｒ：Ｐｉｚｅｅｔｉｒｎｄｅ；ｕｖｌｎｉｃｔＡｄｔａｅ；ｍｉａｃｉｃｅｙｄｓｅｏｌｃｒｃｔａｓｕｃｒＥｑｉａｅｔｃｒｕｉ；ｍｉｔｎｃＡｄｔｎｅｃｒｌｔ
ｐｐｒＢｓｄｏｅａｍｉａｃｉｌｏｅｏｌｃｉｔｎｄｃｒ［ｇｒ］ｔｅｍａｎｐｒｍｅｅｓａｏｔａｅ．ａｅｎｔｄｔｎｅｒｅｆｉｚｅｔｃａｓｕｅｆｕｅ６，ｈｉａａｔｂｕｈｔｃｃｐｅｒｒｉｒ
ＧＵＡＮＧｉｇａＭｎ ’ｎ，ＨＡＮｉＬｅ
（ｈ４ｔＲｓａｃＩｓｔｔｌＥＣａｊａａｔｆｅｉｇ０６１ｈｎ２ＣｎａＳｕｈｎｖｒｔＣａｇｈ４０８Ｃｉａ１ｅ５ｅｅｒｈｎｔｕｅｒＴ，ｎｉ，ｓｏＢｎ１１０，ｉ．ＴｈｉＣＹａＥＣ．ｅｔｌｏｔＵｉｓｙｈｎｓａ１０３ｈｎ）ｒｅｉ，

超声振动系统fs和Qm的实验测定及对比研究

超声振动系统ｓＱ和ｍ的实验测定及对比研究
蒋日鹏，晓谦，荣光，仕成李刘胡
（中南大学机电工程学院，南长沙４０８）湖１０３
摘
要：以整个超声振动系统为研究对象，据力电类比原理，用计算机辅助测量导纳圆。基于导纳圆求得根利
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｏｅｕｔａｏｉｖｂａｉｎｓｓｅｉｔｋｎａｅｅｒｈｕｂｅｔｎｈｄｔａｃｉｃｅｉｅｗｈｌｌｒｓｎｃｉｒｔｙｔｍｓａｅｓａｒｓａｃｆｌｊｃ，ａｄｔｅａｍｉｎｅｃｒｌ，ａ— ｏｏｔ
ｄｅｏｍｐｕｅｄｂｙｃｔｒ，ｉｅｓｅｃｏｄｎＯｔｈｅｙｏｆｆｃ－ｌｃｒｃｔｎｏ．Ｂａｅｈｄｍｉｔｎｅｃｒｌｓｍａｕｒｄａｃｒｉｇｔｈｅｔｏｒｏｒｅｅｅｔｉｉｙａａｌｇｙｓｄｏｎｔｅａｔａｃｉｃｅ，
不同工况下振动系统的谐振频率和机械品质因数Ｑ。对比研究其变化规律并对其变化原因进行定性分析。研究表明，、随工具杆工作深度的增加而普遍降低；载温度越高，、下降越明显；载粘度增大，、ｍＱ负Ｑ负Ｑ均有不同程度的降低；载横截面积增大，略有提高，对Ｑ负而的影响相对较小。在此基础上，时考虑生产条同件及加工要求，定振动系统与超声波发生器的最佳电端匹配，铝合金超声铸造具有一定的参考价值。确对

超声医学ppt课件

2024/1/27
M型超声心动图诊断法优缺点
操作简便、重复性好，但信息量相对较少，对取样线的选择要求较高。
10
彩色多普勒血流显像诊断法
彩色多普勒血流显像诊断法原理
01
利用多普勒效应原理，检测血流中红细胞散射的超声
波信号，通过计算机处理后形成彩色血流图像。
彩色多普勒血流显像诊断法应用
02 广泛应用于心血管、腹部、妇产科等领域，可直观显
6
02
超声诊断方法及应用
2024/1/27
7
A型超声诊断法
01
A型超声诊断法原理
利用超声波在人体组织中的反射、折射等物理特性，通过测量回声信号
的时间和幅度，得到组织界面的距离和反射强度信息。
02
A型超声诊断法应用
主要用于眼科、颅脑等浅表器官的检查，如测量眼轴长度、检测颅内病
变等。
03
A型超声诊断法优缺点
进行实时动态观察。
B型超声诊断法优缺点
03
信息丰富、直观易懂，但对设备性能和操作技术要求较高。
9
M型超声心动图诊断法
M型超声心动图诊断法原理
在B超图像的基础上，通过选择特定的取样线，对心脏结构进行一维动态扫描，得到心脏各结构的运动曲线。
M型超声心动图诊断法应用
主要用于心脏结构和功能的评估，如测量心脏大小、室壁厚度、心脏收缩和舒张功能等。
胰腺癌
超声表现为胰腺内低回声或混合回声结节，边界不清，内部回声不均匀，可伴有后方回声衰减。
15
脾脏疾病超声诊断
脾囊肿
超声表现为脾内圆形或椭圆形无回声区，壁薄光滑，后方回声增
强。
脾血管瘤
超声表现为脾内高回声结节，边界清晰，内部回声不均匀，可有

2019检测16超声波传感器-文档资料

医学应用——B超（工作示意图）
医学应用——B超（孕妇腹部）
a）
超声发射器
b）超声接收器
1—外壳 2—金属丝网罩 3—锥形共振盘 4—压电晶片 5—引脚 6—阻抗匹配器 7—超声波束
空气超声探头
空气超声探头外形
2、超声波传感器等效电路 3、超声波传感器类型
三、超声波传感器基本应用电路
1、超声波的发生电路 1).自励式电路（石英晶体作为电声元件，作为LC元件的替代，产生高频振荡，同时产生超声波）
2).他励式电路（对于非石英晶体，如压电陶瓷作为电声元件，
超声波频率须由外接振荡电路确定）
2、超声波的接收电路 1).采用运放的电路 2).采用视频放大器的电路 3).采用比较器的电路
4).发送/接受电路
四、超声波传感器的应用当超声发射器与接收器分别置于被测物两侧时，这种类型称为透射型。透射型可用于遥控器、防盗报警器、接近开关等。
超声发射器与接收器置于同侧的属于反射型，反射型应用广得多，可用于接近开关、测距、测液位或物位、金属探伤以及测厚等。
超声波测厚
双晶直探头中的压电晶片发射超声振动脉冲，超声脉冲到达试件底面时，被反射回来，并被另一只压电晶片所接收。只要测出从发射超声波脉冲到接收超声波脉冲所需的时间t，再乘以被测体的声速常数v，就是超声脉冲在被测件中所经历的来回距离，再除以2，就得到厚度h：
几十KHz左右；耐高温，大功率。
2).超声波接收超声波接收器，声－电装置
超声波探头中的压电陶瓷芯片
将数百伏的电脉冲加到压电晶片上，利用逆压电效应，使晶片发射出持续时间很短的超声振动波。当超声波经被测物反射回到压电晶片时，利用压电效应，将机械振动波转换成同频率的交变电荷和电压。

2019年超声波实验报告-范文模板 (8页)

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超声波换能器特性分析及其电源设计

硕士学位论文题目:超声波换能器特性分析及其电源设计研究生陈张平专业控制理论与控制工程指导教师王建中教授邹洪波讲师完成日期 2013年1月杭州电子科技大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。

除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切相关责任。

论文作者签名：日期：年月日学位论文使用授权说明本人完全了解杭州电子科技大学关于保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属杭州电子科技大学。

本人保证毕业离校后，发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为杭州电子科技大学。

学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。

（保密论文在解密后遵守此规定）论文作者签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日杭州电子科技大学硕士学位论文超声波换能器特性分析及其电源设计研究生：陈张平指导教师：王建中教授邹洪波讲师2013年1月Dissertation Submitted to Hangzhou Dianzi Universityfor the Degree of MasterAnalysis on the Features of the Ultrasonic Transducer and Design for the Power SupplyCandidate: Zhangping ChenSupervisor: Prof. Jianzhong Wang,Lecturer Hongbo ZhouJanuary，2013摘要超声波设备主要由超声波换能器、超声波发生电源（简称超声波电源，本文中介绍的超声波电源为数控式超声波电源）组成。

超声换能器和超声波传播仿真软件PZFlex

PZFlex软件简介PZFlex 是专为压电和超声应用而开发的全球领先的波传播软件包。

经过二十年的开发，我们完善了PZFlex 的功能，使得我们能够为换能器、超声成像和无损检测的设计开发提供完整的解决方案。

PZFlex 与声纳、医学成像和无损检测研究结构紧密合作，并获得大量的数据验证，它可以帮助你快速而经济地克服研发中遇到的技术难题。

PZFlex 的开发源至于美国政府的大规模超声、次声波仿真项目(Flex Code)，是为了应对全面禁止核试验条约的限制而开发的核爆计算机模拟代码。

PZFlex 采用了大量的先进理论、算法和并行技术，可用于求解数千万单元的模型。

在过去的10年里，医疗诊断超声波设备的辅助开发一直是PZFlex 的重点，在1999年，SPFlex 模块的开发成功更加促进了超声治疗行业的发展，PZFlex 实现了对穿透不同介质，例如：空气、水、弹性材料、非线性生物组织、复合材料和各向异性材料的超声波的精确建模。

现在的PZFlex 展现给您的是更加全面、强大的功能，它也正被快速地拓展到更广泛的行业应用中，从换能器声头设计到各种超声应用。

PZFlex 采用基于有限元的时域显式积分方法，同时具备显式‐隐式求解器。

PZFlex 采用了最新的并行计算技术。

PZFlex 计算模型可以是2‐D 平面应变，2‐D 轴对称（柱坐标系下），或者3‐D 。

PZFlex 的材料模型可以是个各向同性弹性材料、各向异性弹性材料、压电材料、非线性材料、粘弹性材料、瑞利阻尼及牛顿粘度模型。

在材料模型中纵向体积弹性模量和横向剪切阻尼也可以指定。

通常情况下，PZFlex 在普通PC 机上计算2‐D 模型（10000单元），用时不到一分钟时间，计算3‐D （数百万单元）也仅需几个小时。

PZFlex 采用了all ‐in ‐memory 算法，计算模型规模的限制仅仅取决于计算机内存的大小。

PZFlex 的输出包括时间历程或场变量快照，例如电压、电荷、位移、速度、压强、应力、PZFlex 在计算的同时同步存储计算数据，以便后续的后处理调用。

超声技术的基石_超声换能器的原理及设计

声学换能器技术专题超声技术的基石———超声换能器的原理及设计3林书玉(陕西师范大学物理学与信息技术学院　西安　710062)摘　要超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将外界声场中的声信号转换为电信号的能量转换器件,它是超声技术中的关键器件,其性能好坏直接关系到超声应用技术的效果和使用范围.由于超声技术的应用范围很广,且超声新技术层出不穷,因而与此对应的超声换能器的种类也很多.文章对不同应用背景下多种类型超声换能器的原理及设计进行了阐述,分析了不同类型超声换能器的性能参数及设计要求,简要总结了超声换能器的性能参数测试方法,并对超声换能器的发展趋势进行了一定的分析.关键词超声换能器,功率超声换能器,检测超声换能器,电声效率,灵敏度,功率容量Founda ti ons of ultra son i c technology ———the theoryand desi gn of ultra son i c transducersL IN Shu 2Yu(College of Physics and Infor m ation Technology,Shaanxi N or m al U niversity,X i ′an 710062,China )Abstract U ltras onic transducers convert electric signals into acoustic signals in the ultras onic frequency range,or vice versa .They are key devices in ultras onic technology and their perfor mance deter m ines the effectiveness and uses of ultras onic technology .Because of their diverse app lications,there are many types of ultras onic transduc 2ers .I n this paper,various transducers for different app lications are described,and their theory,design and per 2for mance requirements are analyzed .Their characterizati on is als o outlined,and development trends are analyzed .Keywords ultras onic transducers,po wer transducers,detecti on transducers,electr o 2acoustical efficiency,sensitivity,power capacity3　国家自然科学基金(批准号:10674090)和教育部博士点基金(批准号:20050718003)资助项目2008-09-11收到　Email:sylin@snnu .edu .cn1　概述1.1　引言超声技术出现于20世纪初期.它是以经典声学理论为基础,同时结合电子学、材料学、信号处理技术、雷达技术、固体物理、流体物理、生物技术及计算技术等其他领域的成就而发展起来的一门综合性高新技术学科.近一个世纪的发展历史表明,超声学是声学发展中最为活跃的一部分,它不仅在一些传统的工农业技术中获得广泛应用,而且已经渗透到国防、生物、医学及航空航天等高技术领域.超声学主要研究超声波在不同介质中的产生、传播、接收、信息处理及有关的效应等问题.超声物理和超声工程是超声学的两个主要方面.超声物理是超声工程的基础,它为各种各样的超声工程应用技术提供必需的理论依据及实验数据.超声工程的研究内容主要包括各种超声应用技术中超声波产生、传输和接收系统的工程设计及工艺研究.超声在介质中传播时会产生许多物理、化学及生物等效应,同时因为超声穿透力强、方向性好、信息携带量大、易于实现快速准确的在线检测和诊断而实现无损检测,因而在工业、农业、国防、生物医药和科学研究等方面得到广泛的应用.超声换能器是在超声频率范围内将交变的电信号转换成声信号或者将声信号转换为电信号的能量转换器件,它是超声设备中的关键器件,因而无论在换能机理还是工艺设计等方都受到了人们的长期关注.1.2　超声换能器的种类超声换能器的种类很多.按照能量转换的机理和所用的换能材料,可分为压电换能器、磁致伸缩换能器、静电换能器(电容型换能器)、电磁声换能器、机械型超声换能器等.按照换能器的振动模式,可分为纵向(厚度)振动换能器、剪切振动换能器、扭转振动换能器、弯曲振动换能器、纵-扭复合以及纵-弯复合振动模式换能器等.按照换能器的工作介质,可分为气介超声换能器、液体换能器以及固体换能器等.按照换能器的工作状态,可分为发射型超声换能器、接收型超声换能器和收发两用型超声换能器.按照换能器的输入功率和工作信号,可分为功率超声换能器、检测超声换能器、脉冲信号换能器、调制信号换能器和连续波信号换能器等.按照换能器的形状,可分为棒状换能器、圆盘型换能器、圆柱型换能器、球形换能器及复合型超声换能器等.另外,不同的应用需要不同形式的超声换能器,如平面波超声换能器、球面波超声换能器、柱面波超声换能器、聚焦超声换能器以及阵列超声换能器等等.1.3　超声换能器的性能参数超声换能器是一种能量转换器件,其性能描述与评价需要许多参数.超声换能器的特性参数包括共振频率、频带宽度、机电耦合系数、电声效率、机械品质因数、阻抗特性、频率特性、指向性、发射及接收灵敏度等等.不同用途的换能器对性能参数的要求不同,例如,对于发射型超声换能器,要求换能器有大的输出功率和高的能量转换效率;而对于接收型超声换能器,则要求宽的频带和高的灵敏度及分辨率等.因此,在换能器的具体设计过程中,必须根据具体的应用,对换能器的有关参数进行合理的设计.1.4　超声换能器的分析方法超声换能器包含了电路系统、机械振动系统和声学系统,并且三者在换能器工作时,有机地结合在一起成为一个统一的整体.这样就决定了对它的研究方法是融合了电子学、力学、声学等诸方面的研究方法,并且通过电-力-声类比,使三者能够用统一的等效机电图和等效方程式,方便地进行对其深入的研究.为了确定换能器的工作状态,必须求出它的机械振动系统的状态方程式和电路系统状态方程式.换能器机械系统的状态方程式(简称为机械振动方程)是换能器处于工作状态时,描写它的机械振动系统的力与振速的关系式,而电路系统的状态方程式(简称电路状态方程式)是描写电路系统的振动特性的.由于换能器的机械系统和电路系统是互相耦合的,所以机械系统的振动会影响到电路的平衡,而电路的变化也会影响到机械系统的振动,因此我们总是利用这些方程组分析、讨论换能器的工作特性.由上述换能器的三组基本关系式,可以对应地作出换能器三种形式的等效图.第一种是等效机械图,将换能器等效为一个纯机械系统的等效图;第二种是把机械一边的元件和参量,通过机电转换化为电路一边的元件和参量,即把一个换能器等效为一个纯电路系统,称此为等效电路图;第三种称为等效机电图,同时包含电路一边和机械一边的等效图.利用这些等效图可以简便地求出换能器的若干重要的性能指标.另外,随着数值计算技术的发展以及新型换能器的研发,数值计算方法在换能器的分析中获得了广泛的应用.在超声换能器的设计过程中,有限元计算方法得到了青睐,其中最普遍的商用软件就是ANSYS.其中与换能器设计有关的问题主要是结构分析、压电耦合分析、流体-结构耦合分析,有时还要用到电磁场分析、热分析等.用ANSYS设计分析换能器的突出优点是不受换能器结构及尺寸的限制,可进行复杂结构换能器的设计.利用有限元软件进行换能器的设计能方便地计算出换能器的谐振频率,观察谐振时换能器各部分的位移分布,得到换能器的导纳曲线、发射接收的频率响应曲线和指向性图,还可进行换能器的结构优化.2　功率超声换能器在功率超声领域,声能的产生主要通过三种方法,即流体动力法、压电效应法以及磁致伸缩效应法[1—9].流体动力型超声发生器包括气流声源和液体动力声源两种.气流声源是一种机械式的声频或超声频振动发声器,它依靠气流的动能作为振动能量的来源,可分为低压与高压声源两种.低压声源也称为哨,如通常的哨子及旋涡哨等.高压声源包括哈声学换能器技术专题特曼哨及其各种变异体等.低压气流声源的效率较高,可达30%左右,但声功率不高,通常不超过数瓦.高压声源的效率较低,但可获得较大的声功率.流体(液体)动力发生器声源是将液态流体中的涡流能量转换成声波辐射的一种声波换能器.它的工作原理是利用由喷嘴出来的射流与一定几何形状的障碍物(腔体)的相互作用,或者利用周期性地强迫射流中断的方法使液体媒质发生扰动,从而产生某种形式的速度场与压力场.流体动力发声器能在相当宽的频带内工作,能在0.3至35千赫频带内辐射1.5—2.5W /c m 2的声强.流体(液体)动力发生器声源的优点是可以廉价地获得声能,结构简单.液体流一方面是产生振动的动力源和振动体,另一方面又是传播声波的载体,因此易于声匹配.流体动力型超声发生器的主要应用包括气体中的超声除尘、空气中尘埃的凝聚、气体和重油的阻燃、加速热交换、超声干燥、超声液体处理、超声化学、超声除泡沫以及液体中的油水乳化、加速晶体化过程等.利用流体动力法产生超声的装置主要包括用于气体中的葛尔登哨、哈特曼哨及旋笛,用于液体中的簧片哨(见图1),以及可同时用于气体和液体中的旋涡哨等.图1　可在液体中产生超声的金属簧片哨基于压电效应原理工作的换能器统称为压电换能器.在功率超声领域,应用最广的是夹心式压电换能器,又称为复合棒换能器或郎之万换能器(见图2).除了常用的纵向振动模式换能器外,为适应功率超声新技术的需要,发展了扭转振动模式、弯曲振动模式、纵-扭以及纵-弯复合模式功率超声换能器.其分析理论已经从一维发展到了三维.除了传统的等效电路法和波动方程法以外,一些近似的分析方法,如等效弹性法以及有限元法等,在大尺寸功率超声换能器的分析中得到了广泛的应用.一些大型的数值分析软件,如ANSYS 等,不仅可以分析换能器的振动模式和共振频率,而且可以给出换能器任意位置及任意时刻的应力和应变状态以及位移分布,非常适用于换能器的优化设计.目前,功率超声换能器的工作频率也从常用的较低频率(如20kHz ),发展到了较高频率(如几百千赫兹甚至兆赫兹数量级),如应用于硅片清洗的兆赫兹换能器和用于集成电路微点焊机的小型高频超声焊接机.另外,换能器的工作频率也从单一工作频率发展到了多个工作频率.例如用于超声清洗中的复频换能器和宽频换能器等,以及用于超声焊接中的双工作频率超声振动系统等.单个换能器的功率容量也从几十瓦发展到几百瓦甚至几千瓦.图2　夹心式压电陶瓷超声换能器在压电超声换能器的发展过程中,压电材料的性能提高是关键.据报道,国内外的相关单位已研制出一类新的压电单晶材料(P MN 2PT 及PZ N 2PT ),其压电常数是现有的传统压电材料(如锆钛酸铅材料)的几倍乃至几十倍,但这种材料的工作频率上限还需进一步提高.可以预计,这种材料一旦商品化,换能器的功率容量以及振动位移将发生革命性的变化.另外,现有的压电陶瓷材料绝大部分都采用铅基的压电材料,但是由于国际环境保护法的实施,对无铅压电材料的研制提高到了一个新的高度,目前国内已有相当多的关于无铅压电陶瓷的研究报道,但真正能用于功率超声换能器且和锆钛酸铅陶瓷材料相媲美的廉价的无铅压电陶瓷材料实际上不存在.磁致伸缩换能器是基于某些铁磁材料及陶瓷材料所具有的磁致伸缩效应而制成的一种机声转换发声器件(见图3).传统的磁致伸缩材料包括镍、铝铁合金、铁钴钒合金、铁钴合金以及铁氧体材料等.与压电超声换能器相比,由传统的磁致伸缩材料制成的磁致伸缩换能器的应用范围已经很小,造成这种情况的原因在于磁致伸缩换能器的机电转换效率较低,而且其激励电路较复杂.然而随着材料科学技术声学换能器技术专题的发展以及稀土超磁致伸缩材料的研制成功,磁致伸缩换能器又受到了一定的重视.预计将来不久,利用稀土超磁致伸缩材料制成的大功率换能器将在超声技术中获得大规模应用.图3　磁致伸缩超声换能器示意图3　检测超声换能器检测超声换能器是实现产生和接收超声信号的主要器件.随着无损探伤技术的发展,对检测超声换能器的理论探讨和设计制作,受到了广泛的重视.目前检测超声换能器主要是利用压电材料制成的压电陶瓷超声换能器、静电换能器以及电磁声换能器等.在无损检测领域,人们常常称其为超声探头.图4所示为一个传统的压电式超声检测用纵波直探头.图4　检测超声换能器探头是与超声探测的方法紧密地联系在一起的.由于超声检测的应用领域广泛,超声检测的方法很多,因而超声探头的种类也是多种多样的.用于主动式超声检测的探头有:按频谱分有宽带窄脉冲探头和窄带连续波探头,以及冲击波探头、特高频探头和特低频探头;按工作波形分有直角纵波探头和斜角横波探头、板波探头、表面波和爬波探头;按耦合方式分有直接接触探头和水浸探头;按波束分有不聚焦的平探头和聚焦探头;按工作方式分有单探头、双探头、机械扫描和电子切换探头、电子束扫描相控阵探头等;按工作的环境分有高温探头、微型探头、高压探头等.被动工作式声发射探头有多模探头、波形鉴别和定位探头、小频率窗口的窄带探头和大频率窗口的窄带探头等.声学振动检测法探头有声阻法探头、声撞击探头、福克仪探头、硬度计探头、粘度计探头、加速度计探头、压力传感器探头等.此外还有科研用的一些特殊探头,如用于声场测试的微型探头、脉冲响应测试的宽带探头以及灵敏度校准的标准探头等.超声检测换能器大都工作在暂态状态下.换能器的暂态特性的研究实际上就是探讨探头在脉冲信号下的信号传输的特性,主要包括以下几部分内容.第一,探头在已知电脉冲的激励下,在负载中产生的超声波脉冲响应特性.第二,在一个已知的超声波脉冲的作用下,超声探头输出的电脉冲响应特性.第三,在已知的电脉冲的作用下,探头在负载中产生的超声脉冲由界面反射回来后又被探头接收输出的电脉冲响应特性等.以上三种情况也就是通常所说的超声发射、接收以及又发又收特性.超声探头的这些特性,不仅与探头的结构(背衬、压电片、匹配层和保护膜)和工作模式(纵波、横波、表面波及板波等)有关,还和超声波发生器的内阻和接收器的输入阻抗有关,而且还与激励信号的波形(发射时的电压波形以及接收时的入射声波波形)等有关.因此系统完整的有关探头暂态特性的分析内容是相当丰富的,而且与换能器的稳态特性相比,换能器的暂态特性的分析要复杂得多.检测超声换能器要求有高的灵敏度和信噪比.在噪声电平一定的情况下,增大有用信号的方法有两种,一是增加激励源电压,也就是增加发射声功率,然而这必须是有限度的,因为增加声功率一方面可能造成对检测物体或人体有害,另一方面也增加了电路的难度.第二种方法则是提高换能器的灵敏度,这是衡量检测超声换能器好坏的一个重要标志.换能器的灵敏度与换能器和电源内阻间的阻抗匹配密切相关.由于检测超声换能器的声负载(待探测物体)的声阻抗率与换能器材料严重失配,灵敏度往往较低.为了提高换能器的灵敏度,需要采用声匹配和电路匹配方法.声、电匹配可以使换能器的频带变宽,插入损耗减小,因而换能器的灵敏度提高,在同样激励源和背景噪声的情况下,信噪比也提高.此外,为了获得微小缺陷所必要的分辨率,要求声学换能器技术专题超声换能器有较高的纵向和横向分辨率等.目前提高换能器纵向分辨率的主要方法包括提高换能器的工作频率以及改善换能器的脉冲响应,实现宽带窄脉冲.另外,声、电匹配不仅可以提高换能器灵敏度,而且可以改善脉冲响应特性,从而提高系统的纵向分辨率.超声检测系统的横向分辨率是由换能器的声束宽度来决定的,为了提高换能器的横向分辨率,最有效的办法就是采用聚焦超声换能器,例如球型压电聚焦换能器、透镜聚焦换能器以及相控阵电子聚焦换能器等.4　超声换能器的性能测试在超声技术中,为了评价超声振动系统的性能以及超声的作用效果,必须对超声换能器的性能参数进行测试[10—15].超声换能器的各种参数大概可以分为两大类:第一类是与换能器本身的振动性质有关的物理量,如换能器的振动位移和振速及其分布,与其相关的测试方法主要包括显微镜法、干涉法以及全息法等,既可以进行绝对测量,也可以进行相对测试;第二类是与换能器的辐射声场有关的物理量,如换能器的辐射声功率,声强度以及声场分布等.关于超声换能器的性能测试,主要有两种方法,即小信号法以及大信号法两种.目前有关功率超声换能器的测试基本上限于小信号状态下的测试,常用的方法包括导纳和阻抗圆法,传输线法以及功率曲线法等.对于接收型超声换能器,其性能要求与发射型有所不同,因而其测试方法也有差异.对于接收型换能器,接收灵敏度是一个重要的电声参数,涉及到的测试方法有两种,一是比较法,二是互易法.一般来说,比较法主要用于校准测量换能器,而互易法主要用于校准标准换能器.关于超声换能器的大功率性能测试,由于换能器的非线性以及振动系统的复杂性,如波形畸变以及负载变化等,国内外至今没有一种通用的测试方法,也缺乏统一的国际和国家标准,因此,对于一些实用功率超声技术的评价缺乏统一的标准,也无法衡量大功率超声设备,如超声清洗机以及焊接机等的性能.日本学者于70年代提出了一种可以测量大功率超声换能器振动性能的高频电功率计法.该法可以测量换能器在大功率状态下的辐射声功率及电声效率.然而,这种方法存在一些致命的缺点,限制了其在实际中的应用.第一,为了测量换能器的介电损耗功率,需要两个性能完全一致的换能器,这一点在实际中是很难做到的.第二,为了得到换能器的介电及机械损耗功率,事先必须测出换能器的介电及机械损耗功率与换能器端电压和振动速度之间的依赖关系.鉴于上述原因,这种方法至今仍没有在实际中得到广泛的应用.功率超声在液体中的应用技术基本上都与超声的空化现象有关,所有的大功率超声液体声场实际上就是微观超声空化场的宏观表现.因此大功率超声场的测试实际上也就是超声空化场或空化现象的测试.由于超声的空化现象是一个极为复杂的非线性微观过程,其实际的测试极为困难和复杂,因而大功率超声场的定量精确测试也是很难的.比较流行的测试方法主要有两种:直接测量法(直接测量声场物理量的方法,这些物理量包括声压、声强以及声功率等)以及间接测量法(通过观察功率超声场的空化效果间接测量低频高强超声场).超声场的直接测试方法包括水听器法,如压电水听器、磁致伸缩水听器及光纤水听器等;热敏探头法,如热电偶和热敏元件等;以及光纤探测法和量热法等.间接测试方法包括薄膜腐蚀法,影像法,如淀粉碘化钾反应法,染色法,液晶显色法,声致发光成像法等,以及谱分析法,如频谱和功率谱分析法,声发射谱法,空化噪声谱等.在超声技术中,声功率是一个非常重要的物理量,有关其测试方法的研究报告也很多.声功率的直接测试方法主要包括用于小功率的辐射压力法(见图5)和用于大功率超声的量热法.辐射压力法主要用于医学超声功率的测试,测试范围从毫瓦级到几瓦乃至几十瓦不等,测试精度较高,基本上可以控制在10%左右.目前用于大功率超声功率的测试方法主要是量热法,随着灵敏的热敏器件的研究技术不断提高,可以预计超声功率的量热法测试将会受到更多的关注和重视.5　新型超声换能器5.1　大功率管状超声辐射器[16,17]Frei首次提出了一种用于超声清洗的新型超声波换能器———管状换能器(Tube res onat ors),结构如图6(a)所示.它由一个普通纵向振动换能器和一个圆管连接而成,圆管受换能器激励并将纵向振动转化为径向振动向周围液体辐射超声波.圆管可为实心也可为空心,其长度为振子工作时所对应半波长声学换能器技术专题图5　利用辐射力法测量超声换能器的声功率的整数倍.由于该管状换能器沿管体均能辐射超声波,故其辐射面积较普通夹心式换能器大很多,而且它通过径向振动向周围辐射声能,所以产生的声场也比较均匀.后来,W alter 等人对管形振子进行了改进,通过在圆管两端使用两个纵向振动换能器同时激励,从而更有效地将纵向振动转化为径向振动,并称这种振子为推拉换能器(Push -Pull transducers ),其结构如图6(b )所示,它和图6(a )所示管状换能器的结构相似,不同的是此时圆管两端均有纵振换能器激励,两个换能器通过内部导线相连接,最后经引线连接到超声电源.当圆管长度为振子工作时所对应半波长的奇数倍时,两个纵振换能器需同相激励;相反,当圆管长度为半波长的偶数倍时,两端的换能器需反相激励.目前,瑞士TE LS ON I C 、美国CREST 等公司均推出了该类换能器的系列化产品,工作频率有20kHz 、25kHz 、30kHz 、40kHz,输出功率最高达2000W ,振子最长近1.5m.我国也有单位于近年研制成功了此类管状换能器.图6　管状超声换能器结构示意图5.2　复频换能器研究[18—22]在超声清洗以及声化学等应用中,需要宽频带或具有多个共振频率的换能器.尽管可以利用电路技术中的扫频技术,但由于传统的夹心式压电换能器的频带较窄,因此扫频技术的效果不很理想.为了使换能器的频带加宽,或设计具有多个共振频率的换能器,可以采用的措施包括:(1)通过改变换能器电端匹配电路中的电感可以改变换能器的共振频率;(2)利用换能器的径向振动和纵向振动之间的耦合振动可以对换能器的共振频率和频带进行调节;(3)利用穿孔换能器可以展宽换能器的频带;(4)利用换能器辐射头的弯曲也可以展宽换能器的频带宽度;(5)利用矩形辐射板的弯曲振动,可以实现复频功率超声换能器,如图7所示.图7　弯曲振动矩形辐射板复频超声换能器5.3　大功率气介超声换能器的研究[23—28]西班牙学者提出了一种由纵向振动夹心式压电陶瓷超声换能器与弯曲振动板(圆板或矩形板)组成的大功率气介超声换能器(见图8),通过相位补偿技术,单个换能器的辐射功率可以达到500W ,电声效率可以达到75%.换能器的辐射面直径可以达到1m.此类换能器主要用于超声除尘、超声去泡沫以及超声清洗纺织品等.5.4　复合振动模式换能器的研究[29—32]随着超声技术的发展,一些新的超声应用技术声学换能器技术专题。

超声换能器和超声波传播仿真软件PZFlex

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PZFlex 采⽤了all ‐in ‐memory 算法，计算模型规模的限制仅仅取决于计算机内存的⼤⼩。

声音传播与振动谱分析技术在工程领域的应用发展方向

声音传播与振动谱分析技术在工程领域的应用发展方向引言：声音传播与振动谱分析技术是工程领域中重要的技术手段，它们在工程设计、故障诊断和产品优化等方面发挥了重要的作用。

随着科技的进步和人们对声音与振动的需求日益增强，声音传播与振动谱分析技术的应用也面临着新的发展方向。

本文将探讨声音传播与振动谱分析技术在工程领域的应用发展方向，并分析其应用前景。

一、声音传播技术在工程领域的应用发展方向声音传播技术是研究声音在媒介中传播的过程和规律的一门学科。

在工程领域中，声音传播技术被广泛应用于声学设计、环境噪声控制和声学信号处理等方面。

未来的声音传播技术在工程领域的应用发展方向主要包括以下几个方面：1.1 三维声场还原技术三维声场还原技术能够根据声源的位置和特性，通过合理的声学算法重新构建出声音在三维空间中的传播情况。

这项技术将为音乐厅、礼堂等建筑空间的声学设计提供更准确的依据，进一步提升音质的逼真度和听觉体验。

1.2 声学虚拟现实技术声学虚拟现实技术运用虚拟现实技术和声学原理，能够模拟真实场景中的声音反射、衍射等传播过程，使用户沉浸其中，感受真实的听觉体验。

未来，声学虚拟现实技术有望应用于汽车音响系统的优化、游戏产业的发展等领域。

1.3 声音识别与定位技术声音识别与定位技术是通过对声音的频谱、时域等特征进行分析，根据不同声音的特点进行分类和定位。

它可以应用于安防领域，实时监测环境中的异常声音，并准确定位异常声音的来源，为安防工程提供有效的保障。

二、振动谱分析技术在工程领域的应用发展方向振动谱分析技术是通过对振动信号进行频谱分析，提取振动信号中的频率和能量信息，实现对振动源特性的识别与分析。

在工程领域，振动谱分析技术被广泛应用于故障诊断、结构健康监测等方面。

未来振动谱分析技术在工程领域的应用发展方向主要包括以下几个方面：2.1 智能故障诊断技术智能故障诊断技术结合振动谱分析技术和人工智能技术，通过建立故障数据库和模型，实现对设备故障的自动监测和诊断。

转载水声换能器基本知识风云使者nbsp20

转载水声换能器基本知识风云使者 nbsp 20 转载水声换能器基本知识风云使者nbsp 20[转载]水声换能器基本知识 2009年07月29日地球表面积的71%是海洋，海洋里蕴藏着丰富的生物和矿物质资源，是人类今后生存和发展的第二个空间。

当今各国都在努力加强海军建设和大范围地开发海洋事业。

声纳这一水下探测设备成了开发海洋的重要帮手，更是海军和民用航海事业不可缺少的组成部分。

人们比喻声纳设备是舰船的水下耳目，换能器及其基阵则可谓之耳目的鼓膜和瞳孔了。

由于电磁波在水下传播衰减极快，探测距离甚微，因此发现和测量水下目标，目前仍主要采用声纳。

声纳设备的功能，就是收听水下有用信号并把它转变为电信号以供视听;或者自身产生一个电信号再转变为声信号在水介质中传播打到目标反射回来接收之，再转变为电信号供收听或观察，由此可以判断水下目标的方位和距离。

在这个水下电声信号的转换过程中的关键设备就是水声换能器或是换能器阵。

水声换能器的应用水声换能器已经普遍地应用到工业、农业、国防、交通和医疗等许多领域。

这里仅介绍几种在水下探测方面的应用:在测深方面:无论是军舰或是民船为保证航行安全都要安装测深声纳。

此外在航道检测港务工程中的专用船只上都备有精度高功能齐全的测深仪，止触礁和撞击浮动冰山。

用于内河和大洋中的测深深度大约相差三个数量级，所以测深换能器的频率和功率也相差甚远。

频率为10kHz~200 kHz的范围内较多;功率从数瓦到数十千瓦。

高频小功率用于内河或浅海，低频大功率用于远洋大深度。

对这类换能器的要求是波束稳定，主波束尖锐以利提高水平方向分辨率。

在定位、测距方面:在测量航船对地的航行速度上，大多采用多普勒声纳。

用四个性能相同的换能器分别排列在龙骨相垂直的左右舷方向。

一般使用100kHz到500kHz的频率。

在海洋考查，海底地层勘探方面:从所周知，海洋中除了有丰富水生物资源外，海底地层下面还蕴藏着许多矿物资源，目前许多国家都大力开发海底石油和天然气。

医学超声原理第九讲超声换能器的声场

Pm
nP0 r
sin nd / sin n sin d / sin
图3.21 线阵换能器声场坐标系统
二、多阵元超声换能器的声场
2、声束指向性（1）指向性函数Ds
Ds
P r P0r
sin
n
d
n
sin
d
sin
sin
式3.47
（2）主瓣、栅瓣的位置以及消除栅瓣的条件，Ds
半功率点开角的条件：
Ds
sin
nd
n
sin
d
sin sin
'3dB '3dB
1 2
式3.51
二、多阵元超声换能器的声场
波束宽度：
0
2 arcsin
nd
2 arcsin
n
1
nL
3dB
2
arcsin
0.42
nd
2 arcsin
0.42
n
1
nL
式3.52
L是阵的长度d＝L/（n－1）
二、多阵元超声换能器的声场
（4）定向准确度Δθ 当超声设备用极大值法定向时，能发现声束偏离极
大值方向的最小偏角称为准确度，用Δθ表示，一般情况下，
0.25sin0 / 2 0.60sin 3dB / 2 式3.53
第九讲超声换能器的声场特性器
第九讲超声换能器的声场特性
本章主要内容一、单阵元换能器的声场二、多阵元超声换能器的声场三、凹型压电材料聚焦声场的数值模拟
一、单阵元换能器的声场
一、单阵元换能器的声场（一）平面圆形换能器的超
声场 1、声源轴线上的声压分布
点状声源在空间的声场分布表达式

超声波简答题集锦

超声波简答题1、是机械振动和机械波？二者有何区别？物体沿着直线或曲线在某一平面位置附近作往复周期性的运动，称机械振动。

机械振动在弹性介质中传播就产生机械波，振动是产生波动的根源，而波动是振动这一运动方式在介质中的传播2、是振动周期和振动频率？二者有何关系？振动物体完成一次全振动所需要的时间称振动周期，用T表示。

常用单位为S。

振动物体在单位时间内完成全振动的次数称振动频率，有f表示。

常用单位Hz，1Hz表示1S内完成1次全振动，即1Hz=1次/秒。

由周期和频率的定义可知，二者互为倒数，即：T=1/f。

3、是弹性介质？同样作为传声介质，固体、液体、汽体有哪些不同？在介质内部，各质点间以弹性力联系在一起，这样的介质称为弹性介质。

一般固体、液体、气体都可视为弹性介质。

但前者与后者存在区别，固体内部可以存在拉、压应力和剪切应力，而液体或气体内部不存在拉应力或剪切应力，只可以传递压应力。

纵波是靠拉、压应力传播的，所以在固体、液体、气体中都可以传播，而横波或表面波的传播需要剪切应力，所以它们只能在固体中传播，而不能在液体或气体中传播。

4、什么是波动频率、波速、波长？三者有何关系？波动过程中，任一给定点在1秒钟内所通过的完整波的个数称波动频率。

波动频率在数值上同振动频率，用f表示，单位Hz波动中，波在单位时间内所传播的距离称为波速，用C表示单位为米/秒同一波线上相邻两振动相位相同的质点间的距离称波长，用表示。

波源或介质中任意一质点完成一次全振动，波正好前进一个波长的距离。

波长与波速成正比，与频率成反比。

当频率一定时，波速愈大，波长就愈长；当波速一定时，频率愈低，波长就愈长。

5、什么是超声波？工业应用频率范围是多少？在超声波探探伤中应用了超声波哪些特性？频率高于20000Hz的机械波称为超声波，工业探伤所用的频率一般在0。

5—10MHz之间，对钢等金属材料的检验，常用的频率为1----5MHz之间。

超声波的主要特点是频率高，波长短，能量密度大，在工业探伤中主要利用了超声波的以下特性：（1）超声波方向性好。

提升超声换能器输出升压的指向性研究

提升超声换能器输出升压的指向性研究发布时间：2021-06-08T11:40:50.970Z 来源：《基础教育课程》2021年6月作者：曹学文张鹏跃刘爽爽孔令钊 (王红光通讯作者）[导读] 超声波换能器的应用的非常广泛,目前在日常的实际生产中大部分的功能为超声波加工、超声波清洗等。

换能器阵元的排列与其数量的多少会对发射阵的指向性产生很大的影响。

河北工业职业技术大学河北石家庄曹学文张鹏跃刘爽爽孔令钊 (王红光通讯作者） 050091摘要:超声波换能器的应用的非常广泛,目前在日常的实际生产中大部分的功能为超声波加工、超声波清洗等。

换能器阵元的排列与其数量的多少会对发射阵的指向性产生很大的影响。

本文探讨了单一阵元指向性与形状不同换能器的指向性在实际工艺中的区别，并通过仿真试验,展示了对于单个换能器的阵元,若尺寸大于波长,换能器能够展现出比较强的指向性，而在换能器阵列中,面积相同,换能器个数相等的矩形换能器阵比圆形换能器阵能够呈现更强的指向性。

关键词：超声换能器；指向性；研究引言：超声波换能器是一种能量转换器件，主要功能是通过消耗自身较低的一部分能量将输入的电功率转换成超声波在传递出去，近年来,声波定向的技术正在飞速发展,目前﹐高指向性声波的获得主要是通过声学参量阵来实现的。

在实际工艺的设计中，正常情况下都是通过组建换能器阵列来增强指向性，以便获得高指向性的声波，本文将讨论阵列形状与阵元数目各不同的换能器及阵元间距对换能器阵列指向性的变化。

一、单个阵元的指向性一般情况下的声频定向系统基本要求指得就是音频信号的指向性，因为仅仅使用一个超声波换能器很难达到相应的要求,所以都是需要使用换能器阵列。

而超声换能器阵列就是展示了声频传输的指向性，通过分析计算便能够得到,声频传输的指向性与换能器阵列的阵元个数，排列形式,振元的间距都有一定的关系,在设计声频传输系统时需要了解真实的工艺要求。

下图所示，通过计算，可得声线方向的单位矢量为：由上式可知,d/λ的比值决定活塞换能器的指向性。

超声电机定子振动分析的模态选择_周盛强

第17卷　第12期2009年12月光学精密工程　Optics and P recisio n Engineering Vo l .17　No .12 Dec .2009 收稿日期:2009-01-08;修订日期:2009-03-06. 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No .50735002;N o .10604032)文章编号　1004-924X (2009)12-3009-07超声电机定子振动分析的模态选择周盛强,赵淳生(南京航空航天大学精密驱动研究所,江苏南京210016)摘要:结构的主动控制通常是通过对结构的少数几个主要模态的控制来实现的。

常用的假设模态法可以建立系统的低阶近似运动方程,但很难找到适用于整个系统的假设模态;有限元法的求解精度较高,但得到的动力学方程数目较大,影响系统后续计算分析的效率。

本文在超声电机定子振动模态有限元分析的基础上,引入模态选择方法,对结构模态截断,仅保留特定的模态来实现模型降阶。

以旋转型行波超声电机定子为例,用AP DL 实现了从有限元分析结果中自动识别工作模态,提取特定的模态参数和相应等效电路模型的电学参数,仿真计算了定子的机械和电学响应。

激光多普勒测振试验得到的定子工作模态频率与假设模态法计算值的相对误差为9.1%,与有限元法计算值的相对误差为0.3%;动力响应的试验值与模态选择法计算值的相对误差为3%。

实验结果表明,本文采取的模态参数提取方法是有效的,相比假设模态法能更精确地反映实际自由定子的运动状况。

关　键　词:超声电机;定子;振动分析;假设模态法;有限元法;模态截断法中图分类号:T M 35;T B559 文献标识码:AModal truncation to vibration analysis of stator in ultrasonic motorZHO U Sheng -qiang ,ZHAO Chun -sheng(P recision D riving Laboratory ,Nanj ing University o f Aeronautics and Astronautics ,Nanj ing 210016,China )Abstract :The active controls of structures are alw ay s realized by controlling a few major mode s .The assum ed modal metho d can be used to establish a low -o rder mo tio n equation to reduce mo des ,but it is difficult to find a suitable assumed m ode for the entire sy stem .M oreover ,although the solutio n preci -sion of the finite element method is higher ,the g reate r number of freedo m deg rees can affect the sub -sequent computation efficiency .Based o n the finite elem ent analy sis on the vibration m ode o f the sta -tor in an ultraso nic mo to r ,this paper presents a modal truncatio n method to reduce the dimension o f the finite element mo del and to reserve the special mode s .By taking a stato r in the trav elling rotory ultrasonic mo to r T RUM as an ex am ple ,the ANSYS Parametric Desig n Lang uage (APDL )is used to reco gnize the wo rking mo de auto matically ,to ex tract the electrical paramete rs o f equiv alent circuit m odel and to calculate the mechanical and electrical respo nses sim ulatively .The dynamic properties o f the structure are simulated and tested with a laser Doppler vibrometer .Com paring w ith ex periment results of the w orking mo de frequency ,the relative error is 9.1%to the assumed modal method ,and 0.3%to the finite element me thod .Fo r the stable respo nse ,the relativ e erro r betw een the observa -tion and the calculatio n of the m odal truncation metho d is3%.It is sho w n that the acquisitio n method of m odal parameters is effective and the modal parameters reflect the actual m otion state of the free stator mo re precisely than that o f the assumed modal method.Key words:ultrasonic mo tor;stato r;vibration analy sis;assumed modal metho d;finite element meth-o d;modal truncation m ethod1　引　言在结构动态分析中,动力学模型建立的正确与否直接关系到分析结果是否可靠,而连续系统的精确解仅限于简单的构件形状和边界条件。

一维线形超声相控阵换能器辐射声场研究

一维线形超声相控阵换能器辐射声场研究赵霞;王召巴【摘要】In phased array ultrasonic industrial nondestructive testing, the characteristic of acoustic fields produced by phased array transducers directly affects the testing results. In this article, the acoustic field models transmitted in single or multi-layered medium are established. Then the real acoustic fields in single and multi-layered medium are simulated. The results can be a basis for acknowledgment of real acoustic fields produced by phased array transducer in testing medium and judgment for testing performance.%在相控阵超声工业无损检测中，超声换能器的声场分布直接决定着被检测区域的回波信息特征，从而影响检测结果。

本文通过研究超声波在固体介质中的传播规律，建立了超声相控阵换能器在介质中辐射声场的数学模型，数值模拟了在一层、两层介质中相控阵换能器的辐射声场图，声场结果为更形象直观的了解声场变化和检测结果评估提供理论依据。

【期刊名称】《电子测试》【年(卷),期】2015(000)008【总页数】4页(P38-40,23)【关键词】一维线形超声相控阵换能器;声场仿真;多层传播介质【作者】赵霞;王召巴【作者单位】中北大学，电子测试技术重点实验室，山西太原，030051;中北大学，电子测试技术重点实验室，山西太原，030051【正文语种】中文【中图分类】TB552在超声无损检测领域,超声相控阵检测技术可应用于不同构件的缺陷探伤检测，且具有许多传统普通超声检测技术无法比拟的优点。

大振幅驻波的研究进展

近年来, 研究大振幅声波（又称为高声强声波或有限振幅声波）的非线性声学得到了迅速发展，并已渗透到声学的多个方面。这主要是因为在科研、生产、国防、航空航天等领域中众多高声强环境的产生，使得高声强在当代科学技术中显得越来越重要。宇宙飞船发射时所产生的声功率相当于一架大型客机的总机械功率，而如果把大型客机自身发出的声功率转换成机械功率又足以驱动一辆卡车。在喷气发动机实验室、高声强混响室内，声强可达到足以使小动物窒息的程度。火箭喷气发动机所发出的空气动力噪声、飞机部件和人造卫星的噪声试验、大功率超声设备的处理、固体在强烈激光照射下引起的强超声波等都涉及大振幅声波，而且多数情况都是驻波。
LP/dB 声压级/dB
a
b
LP1
LP2
LP3
LP4
LP5
LP0/dB
驱动电压/V
图 1 (a)各次谐波声压级随激发声压级的理论模拟计算结果；(b)随驱动电压变化的实验结果
国内， 1999年，黄东涛等[25]采用Euler方程和MacCormack四阶精度差分方法，成功地
模拟了非线性驻波高次谐波成倍增长和饱和的现象，并与相应实验结果作了详细比较，符合很好。图1给出了共振条件下各次谐波声压级随激发声压级的理论模拟计算结果（左图）及其随驱动电压变化的实验结果（右图）。结果显示：激发声压级越大，得到的高次谐波声压值也越大；其增大幅度先大后小，阶次愈高，增大愈快；各次谐波先是线性增长，后是非线性增长，最后所有谐波都渐渐趋于不变增长量，有(增量)饱和的趋势。
在模拟计算方面，1975年, Burgen[23]用计算机模拟计算了闭管中的大振幅驻波，数学模型所描述的管中情况为一端活塞的周期运动、另一端则给出阻抗边界条件。计算程序限制在激波形成前，在活塞正弦振动条件下且刚性端的情况，所得模拟结果与 Coppens 和 Sandors[12]的理论结果符合极佳。其基本方法可模拟任何一维大振幅驻波，只要求一端给出速度条件，而另一端给出阻抗条件。Burgen的数学模型分成了几部分，进行单独模拟计算：非线性畸变模型、吸收模型、频散模型、反射模型、波相互作用模型及叠加模型，最后综合在一起给出计算结果。

关于第八批大学本科生科研训练(SSRT)计划项目结题

关于第八批“大学本科生科研训练（SSRT）计划”项目结题的通知各院（系）：我校第八批本科生科研训练计划于2013年1月开始实施，共有137个项目（具体名单详见附件1）经学校审批后列入该计划。

现根据学校《关于实行“大学本科生科研训练”计划实施与管理办法》中的相关规定，第八批SSRT科研训练活动应于2013年12月初进入结题阶段，请各院（系）务必于2013年12月13日（第15周周五）前将汇总后的指导教师结题报告、参与学生结题报告（结题报告形式自定，一律用A4纸打印，封面见附件2、3）及成绩登记表（详见附件4）提交至创新工程办公室（行政楼210室）。

创新工程办公室将依据项目开展情况及结题报告完成情况进行经费划拨和指导教师工作量计算工作。

如项目有特殊情况不能按时结题的，请及时与创新工程办公室联系并提交情况说明，无故不按时结题的项目，将视为项目自动终止，不予经费划拨和指导教师工作量计算。

附件：1.第八批SSRT计划项目结题名单2.西安建筑科技大学本科生科研训练指导教师结题报告封面3.西安建筑科技大学本科生科研训练参与学生结题报告封面4.西安建筑科技大学本科生科研训练（SSRT）成绩登记表创新工程办公室二〇一三年十一月二十六日附件1：第八批大学本科生科研训练（SSRT）计划项目结题名单附件2：西安建筑科技大学本科生科研训练指导教师结题报告项目名称：项目类型：□重点□一般所在院（系）：指导教师：参与学生：完成日期：二〇一三年附件3：西安建筑科技大学本科生科研训练参与学生结题报告项目名称：指导教师：学生姓名：专业班级：完成日期：二〇一三年附件:4：西安建筑科技大学本科生科研训练（SSRT）成绩登记表项目名称：项目批次：项目时长：□半年□一年学生人数：注：成绩按优、良、合格、不合格四个等级来进行评定。

指导教师签名：年月日。

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