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基于近场声全息的高频换能器阵列声场测量方法

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计量学报 2019年第3期40卷 477-480页

作者：郭世旭郝振宇郑慧峰赵鹏熊久鹏中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

在二维平面声压构建技术理论基础上,结合空间傅里叶变换的近场声全息技术,提出一种高测量效率的声场测量方法。以由4个压电元件所构成的矩形活塞换能器阵列为测量对象,进行声场仿真和实验测量,验证该测量方法的测量精度与效率。结果表明... 详细信息

在二维平面声压构建技术理论基础上,结合空间傅里叶变换的近场声全息技术,提出一种高测量效率的声场测量方法。以由4个压电元件所构成的矩形活塞换能器阵列为测量对象,进行声场仿真和实验测量,验证该测量方法的测量精度与效率。结果表明,该方法相比面扫描法测量效率提高了560倍,相比积分法计算速度提高两倍,可有效应用于高频换能器阵列的声场测量。

关键词：计量学声场测量近场声全息高频换能器阵列

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水浸超声线聚焦探头发射声场测量方法

应用声学 2024年第4期43卷 775-782页

作者：曹永朋张先锋陆杨星于磊安徽省特种设备检测院合肥230051 安徽省天然气开发股份有限公司合肥230051

航空构件常用小直径棒材进行加工制造,棒材的缺陷检测成为保证构件加工和使用质量的重要手段。但水浸超声点聚焦检测柱形或球形工件时易发生声束发散,检测灵敏度低下,而水浸超声线聚焦探头作为小直径棒材曲面检测的特殊应用,其声场分布... 详细信息

航空构件常用小直径棒材进行加工制造,棒材的缺陷检测成为保证构件加工和使用质量的重要手段。但水浸超声点聚焦检测柱形或球形工件时易发生声束发散,检测灵敏度低下,而水浸超声线聚焦探头作为小直径棒材曲面检测的特殊应用,其声场分布决定了探头的检测能力与检测效率,因此线聚焦探头声场测量对小直径棒材检测具有重要意义。选取三只标称频率均为10 MHz,水中焦距分别为25 mm、38 mm、60 mm以及一只探头标称频率为15 MHz,水中焦距为20 mm水浸线聚焦超声探头。分别采取大平底、Φ3.18 mm的球靶和Φ1.5 mm的钢棒作为反射体,通过三轴自动化装置带动探头运动,得到不同反射体所测量的探头声场特性参数,并对测量结果进行对比,分析线聚焦探头声场测量方法。结果表明采用钢丝调整后球靶法可得到线聚焦探头较为准确的声场分布,采用钢丝法结合球靶法能够能到线聚焦探头较为准确的声场特征参数。

关键词：水浸线聚焦探头声场测量水浸检测

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相控型聚焦超声双焦点模式声场测量及分析

中国医疗器械杂志 2010年第3期34卷 172-174页

作者：黄秀美白景峰余瑛陈亚珠上海交通大学生物医学仪器研究所上海200030 上海交通大学Med-X研究院上海200030

主要介绍了相控型聚焦超声双焦点模式下声场理论的仿真和实验测量,结果表明测量与仿真理论值相符。

关键词：相控聚焦超声水听器双焦点声场测量

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红外热成像聚焦超声声场测量方法综述

声学技术 2019年第1期38卷 1-4页

作者：沈国峰余瑛张鹤林程春雷汪灿华上海交通大学生物医学工程学院上海200240 江西中医药大学计算机学院江西南昌330004

基于红外热成像技术对聚焦超声声场进行快速、定量测量的方法具有扫描速度快、空间分辨率高、适用频率范围广等优点。但是由于红外线的穿透能力限制,在红外摄像仪和超声吸收体之间需要一个空气层,因此使得超声吸收体内部声场较为复杂,... 详细信息

基于红外热成像技术对聚焦超声声场进行快速、定量测量的方法具有扫描速度快、空间分辨率高、适用频率范围广等优点。但是由于红外线的穿透能力限制,在红外摄像仪和超声吸收体之间需要一个空气层,因此使得超声吸收体内部声场较为复杂,目前已有三种模型对此进行描述,且都得到了相应的实验验证。本文通过分析基于三种模型的超声吸收体内部声场分布和声强估计方法,对其进行了较为详细的描述。为进一步研究该项技术提供了理论参考依据。

关键词：聚焦超声声场测量红外热成像

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应用LabVIEW的聚焦声场测量系统

中国医疗器械杂志 2014年第3期38卷 181-185页

作者：江湛白景峰余瑛上海交通大学生物医学工程学院生物医学仪器研究所上海市200030 上海交通大学Med-X研究院上海市200030

该文根据聚焦声场测量的要求,应用LabVIEW虚拟仪器平台建立了一个聚焦声场测量系统。该系统能够自动寻找聚焦声场的焦点位置,并根据焦域的大小调整扫描路径,三维声场扫描时间从均匀步长的888 h减少到变步长的9.25 h,提高了声场测量效率... 详细信息

该文根据聚焦声场测量的要求,应用LabVIEW虚拟仪器平台建立了一个聚焦声场测量系统。该系统能够自动寻找聚焦声场的焦点位置,并根据焦域的大小调整扫描路径,三维声场扫描时间从均匀步长的888 h减少到变步长的9.25 h,提高了声场测量效率。理论计算与系统测量结果存在一定偏差,其中焦平面-6 dB宽度差异率为3.691%,声束轴-6 dB长度的差异率为12.937%。

关键词：声场测量系统软件 LabVIEW

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水中超声换能器声场测量系统研制

水中超声换能器声场测量系统研制

作者：龚振中国石油大学(北京)

学位级别：硕士

在地震物理模拟技术中,超声换能器常被当作震源使用,其声场特性影响着实验的操作与结果分析。地震实验的质量与换能器性能紧密相关,其声场特性影响着震源的选型与实验操作规划;同时,换能器与理想震源的声场指向性差异及边界条件等原因... 详细信息

在地震物理模拟技术中,超声换能器常被当作震源使用,其声场特性影响着实验的操作与结果分析。地震实验的质量与换能器性能紧密相关,其声场特性影响着震源的选型与实验操作规划;同时,换能器与理想震源的声场指向性差异及边界条件等原因使得后期处理结果总是有一定的偏差。因此震源的声场特性对实验技术至关重要,但现阶段在地震实验领域还缺乏有效的震源声场研究设备;为了解决这一问题,本课题提出了水中换能器声场测量系统的研制方案。主要针对地震实验环境下超声震源的研究,首先分析了换能器声场特性参数与实验测量的方法,确立了系统框架与功能需求;然后按照框架先对系统的机械构架、定位机构进行了设计实现;再确立了采集、触发等多个硬件设备;最后,按照功能需求对系统软件进行了设计实现。在研制阶段,对运动定位模块做了精心设计,尤其高精度的传动系统设计满足了声场的精密测量要求;控制软件也实现了多线程交互控制,用户界面简洁易懂,能灵活实现多种运动流程采集任务。本文最后也对设备进行了一系列功能验证和给出了换能器声场测量的操作及数据处理方法,证明了该设备符合设计需求。

关键词：换能器运动定位地震物理模型实验声场测量

基于传声器阵列的钢琴音板声场测量系统的研制

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基于传声器阵列的钢琴音板声场测量系统的研制

作者：杨建伍华南理工大学

学位级别：硕士

随着社会经济的增长,人们对精神生活有了更高的追求。钢琴作为乐器之王受到人们的青睐,而电子钢琴因体积小、性价比高的特点更是成为首选。不过与传统钢琴相比,电子钢琴在声场的现场感上仍有较大差距,这在一定程度上限制了电子钢琴的发... 详细信息

随着社会经济的增长,人们对精神生活有了更高的追求。钢琴作为乐器之王受到人们的青睐,而电子钢琴因体积小、性价比高的特点更是成为首选。不过与传统钢琴相比,电子钢琴在声场的现场感上仍有较大差距,这在一定程度上限制了电子钢琴的发展与普及。传统钢琴的声场形成与钢琴音板有着密不可分的关系,因此想要提升电子钢琴声场的现场感,对钢琴音板声场进行测量与分析是很有必要的。当前的音板声场分析中,研究者多使用冲击锤搭配加速度传感器的测量系统,结合时分采集的方法通过多点测量获取声场信息,这种方法以测量振动模态为主要目的,关注音板的频率特性,在音板的声场测量上作用较小。此外,乐器空间声场录制时使用的立体声采集技术受限于传声器数量,获取的空间声场信息细节不够丰富。本文围绕钢琴音板声场的产生,设计了一套钢琴音板声场测量系统。该系统结合传声器阵列采集技术,将钢琴音板作为整体,可同时对音板的不同区域进行测量。论文的主要工作与创新点如下:（1）系统结合了冲击测量与超声测量的思想,同时包含信号发送端与信号接收端,当信号发送端发送信号时,信号接收端同步开始工作,从而准确测量音板从受到激励至声场建立的全过程。（2）系统以现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array,FPGA）为核心,选用高性能音频模拟-数字转换芯片（Analog to Digital Converter,ADC）与音频数字-模拟转换芯片（Digital to Analog Converter,DAC）,保证了系统的性能。（3）系统采用拼接式设计,每个测量系统既可作为独立的系统工作,又可作为子系统与其他测量系统拼接成一个更大的系统同时工作,增强了系统的通道拓展性。同时系统采用通用音频接口,支持多种类型的传声器,提升了系统的兼容性。最后,在完成系统设计后,本文使用系统与接触式传声器对不同价位、不同板材结构的测试用音板进行实测,并对实测的数据进行了初步的分析,验证了系统的可行性。

关键词：传声器阵列采集声场测量钢琴音板 FPGA

面向功率超声振动设备性能评价的声场测量系统研究与实现

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面向功率超声振动设备性能评价的声场测量系统研究与实现

作者：余萌杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着我国工业技术水平的提高,功率超声加工技术已经广泛地应用于现代工业中。功率超声振动设备(超声波振子)作为超声加工设备的重要组成部分,如何对其整体性能进行合理评价对于提高功率超声加工的效率有重要意义。目前对功率超声振动设... 详细信息

随着我国工业技术水平的提高,功率超声加工技术已经广泛地应用于现代工业中。功率超声振动设备(超声波振子)作为超声加工设备的重要组成部分,如何对其整体性能进行合理评价对于提高功率超声加工的效率有重要意义。目前对功率超声振动设备的性能评价没有一个合理的评价标准,对于不同的超声波振子向来都是依靠手感、凭借经验来使用。本文从声场测量技术出发,针对功率超声振动设备的性能评价展开研究,通过设计实现声场测量系统对功率超声振动设备的性能进行评价,针对功率超声振动设备创造性的提出了声场强度、声场均匀度两项重要的性能评价指标,旨在对超声波振动设备辐射强度和均匀性进行评价,对不同超声波振子的性能划分和科学使用提供依据。超声波声场测量系统主要由声强测量仪表和超声测量传感器构成。系统采用定制超声波感器对超声场信号进行采集,先经过模拟电路对接收到的信号波形进行调整和滤波处理,然后用主控芯片STM32F407的高速A/D模块进行模数转换,通过数字滤波算法和测量算法计算出声强和频率等信息。系统在人机交互设计上,使用液晶显示屏和薄膜按键满足在复杂工业现场的良好交互。在数据存储和通信方面,支持大容量数据存储和串口通信功能。针对功率超声振动设备的性能评价,本文结合实际创造性的提出了适用于超声振动设备声强性能和均匀度性能的评价指标,利用声场测量系统测量到的数据,对超声波振子周围的声场进行强度和均匀度方面的验证分析。经过大量数据的验证,所设计的声场测量系统运行稳定,可以实现对声场信息的测量采集,提出的性能评价指标可以定性定量的对不同的超声波振子进行性能评价。达到了对功率超声振动设备性能评价的预期要求,对研究超声振动设备的声场中分布规律有指导作用,对提高功率超声加工效果有重要意义。

关键词：超声振动设备声场测量性能评价超声信号滤波水听器

基于激光反射层析法的换能器声场测量技术及仿真研究

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宇航计测技术 2019年第3期39卷 7-12页

作者：王伟印陈毅王世全杨柳青杭州应用声学研究所

换能器的辐射声场分布能够直接反映出换能器声学性能的好坏,若不能精确测量出换能器的辐射声场,则会对换能器的诊断和评估造成严重影响。从理论仿真的角度出发,推导了运用激光反射层析法重建换能器辐射声场的理论公式,着重利用推导出的... 详细信息

换能器的辐射声场分布能够直接反映出换能器声学性能的好坏,若不能精确测量出换能器的辐射声场,则会对换能器的诊断和评估造成严重影响。从理论仿真的角度出发,推导了运用激光反射层析法重建换能器辐射声场的理论公式,着重利用推导出的理论公式对激光反射层析法进行了仿真计算。结果表明激光反射层析法能够精确地重建出换能器的辐射声场分布及声场中的声压量值,这为换能器的声场重建及声压测量提供了一种可行的方法。

关键词：激光反射层析法换能器声场测量 Radon变换滤波反投影算法