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西安电子科技大学学报 2000年第4期27卷 419-423页

作者：左月萍孙肖子黄宇星西安电子科技大学电子工程学院陕西西安710071 开曼迈瑞医疗电子有限公司广东深圳518000

论述了有关全数字化B超中超声波的辐射声场及相应的计算方法 ,通过引入指向性函数分别描述了连续波和脉冲波的声场 .着重论述了在实际中应用较多的脉冲波声场的计算 .通过分析表明 ,脉冲持续时间愈长 ,脉冲波声场就愈接近于连续波声场 .

关键词：超声波声场指向性函数 B超

时域有限差分法在超声波声场特性分析中的应用

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机械工程学报 2010年第2期46卷 9-13,21页

作者：周正干魏东北京航空航天大学无损检测与机电工程研究所北京100191 南昌航空大学航空检测与评价航空科技重点实验室南昌330063

超声波无损检测结果与超声波换能器的声场特性密切相关,运用数值方法可以有效地进行超声波声场特性分析。介绍时域有限差分法(Finite difference time domain method,FDTD),分析二维流体运动方程并建立相关有限差分模型,使时域宽带超声... 详细信息

超声波无损检测结果与超声波换能器的声场特性密切相关,运用数值方法可以有效地进行超声波声场特性分析。介绍时域有限差分法(Finite difference time domain method,FDTD),分析二维流体运动方程并建立相关有限差分模型,使时域宽带超声波信号的分析更易于实现;应用完全匹配层(Perfect matched layer,PML)方法对FDTD计算的边界进行吸收处理,取得了理想的边界吸收效果;通过数值计算和仿真,研究超声波声场传播特性及圆盘声源声场分布特性,与相关文献的对比表明该算法有效可行;对脉冲波信号激励的聚焦超声波换能器分别进行有限差分法数值仿真和实际测量试验,声束轴向切面的声场分布试验结果表明两者的分布特性有很好的一致性。研究结果为超声波声场特性分析提供一种新方法。

关键词：时域有限差分法超声波声场完全匹配层

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三维超声波声场建模仿真在无损检测中的应用

煤矿机械 2011年第7期32卷 257-259页

作者：樊振军张吉堂中北大学机械工程与自动化学院太原030051

基于超声波探头辐射的三维超声场模型,利用MATLAB开发可视化窗口程序,显示出三维仿真结果,人机交互式改变影响声场的参数。有利于形象、直观地理解声场,为科研和工程实际中分析和研究超声探头的辐射声场,探头各项参数选取、检测信号的... 详细信息

基于超声波探头辐射的三维超声场模型,利用MATLAB开发可视化窗口程序,显示出三维仿真结果,人机交互式改变影响声场的参数。有利于形象、直观地理解声场,为科研和工程实际中分析和研究超声探头的辐射声场,探头各项参数选取、检测信号的发射与接收、各种材料的超声探伤与评价等提供参考。

关键词：超声波声场超声探头声压分布建模仿真

基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究

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基于MATLAB的超声波声场模拟及可视化研究

作者：蒙海英大连理工大学

学位级别：硕士

随着超声检测技术的不断发展,超声检测过程的模拟成为研究热点。超声波声场关系到缺陷的定位定量以及检测精度和灵敏度,了解声场结构及分布特征对于提高检测可靠性、准确性以及提高检测效率至关重要,所以超声波声场模拟在整个超声检测... 详细信息

随着超声检测技术的不断发展,超声检测过程的模拟成为研究热点。超声波声场关系到缺陷的定位定量以及检测精度和灵敏度,了解声场结构及分布特征对于提高检测可靠性、准确性以及提高检测效率至关重要,所以超声波声场模拟在整个超声检测技术的模拟中具有重要地位。圆形活塞换能器、矩形活塞换能器是超声无损检测中常用的声源,而线列阵组合平面阵和矩形阵组合平面阵是相控阵换能器研究的基础,因而其声场的模拟在超声场模拟的研究中具有重要意义。科学计算可视化(简称可视化),是计算机图形学的一个新领域,指的是运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中产生的数据及计算结果转换成图形或图像,并在屏幕上显示出来等一系列交互处理的理论、方法和技术。本文根据积分法的理论基础——克希霍夫积分定理建立声场研究模型,推导出声场中声压分布和指向性的计算公式,利用MATLAB M语言对圆形活塞换能器和矩形活塞换能器辐射的声场进行模拟并将模拟结果可视化,利用可视化图形分析其声场分布及指向性特征,总结声场分布规律。对直径为10mm、20mm、50mm和发射频率为1MHz、2MHz、5MHz的圆形活塞换能器声场声压分布进行比较,发现频率不变声源尺寸增大或声源尺寸不变频率增大,声束的主瓣都会变窄,辐射范围缩小,副瓣增多,轴线上声压增高;对波数与声源尺寸的乘积对指向性的影响进行讨论,发现随着乘积数值的增大其声场变得尖锐,能量集中,指向性变好;在对圆形活塞换能器和矩形活塞换能器声场声压分布及指向性进行分析的基础上,进一步分析线列阵组合平面阵和矩形阵组合平面阵辐射声场的指向性特征,分别对M(行)×N(列)为2×2、3×3、3×8的线列阵组合平面阵和M(行)×N(列)为2×2、2×6的矩形阵组合平面阵的指向性分布特征进行分析,得到阵元个数及排列对指向性分布的影响规律为:阵元个数越多,指向性分布越复杂,M和N不等的阵列上阵元数较多的方向旁瓣会得到相应的抑制,主瓣比较突出;以水/钢界面为例对液/固界面对声压分布的影响进行讨论,得到声波从声阻抗较小的液体入射到声阻抗较大的固体中声压会突然变大,增大的幅度取决于透射系数。综上研究结果得出:声源尺寸、发射频率是影响声场分布及指向性特征的主要因素,对于换能器阵除了声源尺寸和发射频率之外,阵元个数及其排列情况也是影响其声场分布特征的重要因素;界面对声场的分布有较大影响,声压分布的变化取决于声阻抗及透射系数的大小。最后通过对部分声场模拟结果与已有文献进行比较,对本文研究方法及结果进行了初步验证。对声场进行模拟并将模拟结果可视化,使抽象声场变为可见的图形图像,根据图形进行声场分析,有利于人们形象、直观地理解声场,同时可以避开烦琐的解析计算过程而降低研究难度,为分析和研究换能器辐射声场提供一种方便途径,也为检测过程中探头的选取、检测信号的接收、各种材料的超声无损表征与评价以及探头制造中参数的选取等提供参考。

关键词：超声波声场 MATLAB M语言模拟可视化

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超声波声场测定法及其标准

冶金标准化与质量 2003年第1期41卷 1-4页

作者：陈恒庆冶金工业信息标准研究院北京100730

对频带这些声场参数测定法及其标准动向作了介绍

关键词：超声波声场标准测定法

晶体与电极位置失配对声光移频器性能的影响研究

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光学学报 2021年第22期41卷 174-182页

作者：樊星张伟郭光辉苏超乾李靖章鹏陈伟民重庆大学光电工程学院光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044 中国航发四川燃气涡轮研究院四川绵阳621000

为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系。通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下... 详细信息

为了提高声光移频器的性能,对其内部声光晶体(AOC)和压电超声换能器(PZT)电极之间的位置失配特性进行研究,并深入分析AOC和PZT电极之间几类不同的几何装配错位关系。通过构造AOC与电极失配的三维有限元模型,在不同轴向装配错位的条件下对AOC中的超声波声场进行仿真分析。根据超声波的声场分布特性,可以发现几何装配错位会导致AOC内部形成不发生声光相互作用的区域,并揭示此区域长度与错位量的关系。通过分析声光相互作用区与不发生声光相互作用区之间的光学界面,发现位置失配会在输出光中发生双光束干涉效应,其对实际光学系统的输出会产生影响。基于双光束干涉原理搭建一种测量不发生声光相互作用区域长度的实验系统,所得结果证明理论分析的合理性。

关键词：光学器件声光移频器失配特性干涉效应超声波声场

在线油液磨粒检测聚焦超声换能器声场特性分析

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机械科学与技术 2016年第6期35卷 853-857页

作者：李一宁张培林杨玉栋徐超张云强吕纯军械工程学院七系石家庄050003 武汉军械士官学校四系武汉430075

在线超声磨粒检测结果与超声换能器声场特性密切相关,在线油液超声磨粒传感器也是基于换能器声场特性设计的,运用数值模拟方法可以有效地分析超声波声场的特性。首先从理论方面分析了在线超声磨粒检测方法;然后利用时域有限差分法求解KZ... 详细信息

在线超声磨粒检测结果与超声换能器声场特性密切相关,在线油液超声磨粒传感器也是基于换能器声场特性设计的,运用数值模拟方法可以有效地分析超声波声场的特性。首先从理论方面分析了在线超声磨粒检测方法;然后利用时域有限差分法求解KZK方程对超声换能器声场进行仿真;最后搭建润滑油超声波声场分布测量实验系统实际测量超声波声场特性。仿真与实验结果表明:利用时域有限差分法求解KZK方程能够很好的模拟聚焦超声换能器在润滑油中的声场分布情况,聚焦超声换能器的焦斑区域呈椭圆形,长轴约为4 mm,短轴约为0.4 mm,仿真结果与实验结果具有较好的一致性。研究结果为下一步的超声磨粒传感器设计奠定了基础。

关键词：在线磨粒检测超声波声场 KZK方程时域有限差分法

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基于阵列超声成像的无损检测

基于阵列超声成像的无损检测

作者：余业林华南理工大学

学位级别：硕士

现代工业的飞速发展对无损检测提出了高精度、高分辨率、高可靠性的要求，使得无损检测技术在产品的设计、研制、生产、使用等各个环节均发挥着非常重要的作用而逐步成为一项全过程、全领域技术。在航空航天、船舶、交通、精密仪器等一... 详细信息

现代工业的飞速发展对无损检测提出了高精度、高分辨率、高可靠性的要求，使得无损检测技术在产品的设计、研制、生产、使用等各个环节均发挥着非常重要的作用而逐步成为一项全过程、全领域技术。在航空航天、船舶、交通、精密仪器等一系列高端制造工业领域，各种高精度、高参量、复杂结构零件对超声无损检测提出了新的更高的要求，促使超声波检测技术与现代信息技术、计算机技术的融合，进而使得超声波无损检测技术向数字化、图像化和无损评价方向发展。在深入调研国内外研究成果基础上，本文主要从成像的角度较为系统地阐述了阵列超声无损检测的相关理论和算法，提出了阵列超声探头的设计思路及其发射波束在固体中传播声场的数学模型。主要研究内容如下：论文首先介绍了阵列超声成像检测的基本物理架构，其中包括超声成像系统模型、阵列探头发射声场指向性建模、超声波在固体中传播建模、阵列探头收发聚焦建模等。接着利用MATLAB语言对阵列超声探头指向性函数进行了三维仿真，深入分析了阵元数量、发射频率与阵元间距的关系、阵元尺寸与间距的关系等对阵列探头发射声场指向性的影响，并在此基础上提出了阵列探头的设计思路和方法。最后，在传统多元高斯声束叠加法基础上提出了一种改进的算法，并通过仿真将该算法与传统的瑞利积分法进行比较，通过仿真分析验证了这种基于非积分过程的算法能较准确地模拟相控阵探头发射声场在固体中的传播，使高斯声束叠加法能够脱离单探头水浸检测环境，拓展了高斯声束叠加法的适用范围。论文创新点包括： 1．对超声探测近场盲区进行新的诠释，推导了探头直径与发射波长的关系对近场声压零点个数的影响，并给出了零点个数及其位置的解析式。 2．对二维面阵及线阵探头声场指向性函数进行了三维仿真，分析了各种参数对指向性的影响，依据分析结果提出了阵列探头的设计思路。 3．对传统的高斯声束叠加法进行改进，提出了基于相控阵探头的声场计算模型及其时延计算解析式，使之能够较准确地模拟相控阵探头的发射波束在固体中的传播声场。

关键词：超声成像相控阵超声波声场指向性函数高斯声束叠加法

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超声波技术探测疲劳裂纹扩张速率的初步试验

机械强度 1978年第4期 29-32页

在测定裂纹扩张速率的试验中,对于裂纹长度的测定,有显微镜法、电阻法、划线法、喷镀金属膜栅法和柔度法等等。在这些方法中,有的只能测定试样表面的裂纹长度;有的不能连续测量,有的准确度较差;有的计算复杂,各有一定的局限性。为了探... 详细信息

在测定裂纹扩张速率的试验中,对于裂纹长度的测定,有显微镜法、电阻法、划线法、喷镀金属膜栅法和柔度法等等。在这些方法中,有的只能测定试样表面的裂纹长度;有的不能连续测量,有的准确度较差;有的计算复杂,各有一定的局限性。为了探索出一种较好的测量技术,我们对利用超声波技术探测裂纹长度的方法,进行了初步的试验。试验主要是在材质为30Cr2MoV的50毫米紧凑拉伸试样上进行的。试验结果表明:利用一般的超声波探伤

关键词：初始位置套筒扩张速率测微机构裂纹长度缺陷波增长量增加量疲劳裂纹试验装置探伤仪超声波声场超声波技术

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超声波技术探测疲劳裂纹扩张速率的初步试验

理化检验.物理分册 1978年第1期 7-9页

在测定疲劳裂纹扩张速率的试验中,对于裂纹长度的测定,有显微镜法、电阻法、划线法、喷镀金属膜栅法和柔度法等。在这些方法中,有的只能测定试样表面的裂纹长度;有的不能连续测量;有的准确度较差;有的计算复杂,各有一定的局限性。为了... 详细信息

在测定疲劳裂纹扩张速率的试验中,对于裂纹长度的测定,有显微镜法、电阻法、划线法、喷镀金属膜栅法和柔度法等。在这些方法中,有的只能测定试样表面的裂纹长度;有的不能连续测量;有的准确度较差;有的计算复杂,各有一定的局限性。为了探索出一种较好的测量技术,我们对利用超声波技术探测裂纹长度的方法,进行了初步的试验。试验主要是在材质为30Cr2MoV的50毫米紧凑拉伸试样上进行的。试验结果表明:利用一般的超声波探伤仪,附加一些不太复杂的设备,就可以较准确地测定裂纹长度,准确程度可达到0.2毫米以上。若再增加一套自动跟踪系统,就可能自动地将不断增长的裂纹长度作为时间或疲劳次数的函数记录下来,从而得到裂纹扩张速率。

关键词：疲劳裂纹扩张速率探伤仪缺陷波测微机构裂纹长度超声波技术超声波声场