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超声频段声子晶体滤波特性研究

超声频段声子晶体滤波特性研究

作者：张璐中北大学

学位级别：硕士

声子晶体由于其带隙机理以及对声波的运动状态可以人为地进行调控,近几年在各个领域被广泛应用。本文利用声子晶体的禁带特性、聚焦功能以及缺陷态结构,以超声频段为对象研究声子晶体滤波特性。从声子晶体的弹性波、晶格及能带理论出发... 详细信息

声子晶体由于其带隙机理以及对声波的运动状态可以人为地进行调控,近几年在各个领域被广泛应用。本文利用声子晶体的禁带特性、聚焦功能以及缺陷态结构,以超声频段为对象研究声子晶体滤波特性。从声子晶体的弹性波、晶格及能带理论出发,设计了由铅、橡胶和环氧树脂组成的三组元局域共振型二维剖面声子晶体结构。在四角晶格的基础上,材料参数不变,通过改变散射体的阵列引入缺陷态,设计了三角晶格结构、六角晶格结构及复式晶格结构,基于平面波展开法和有限元法分别仿真出四种不同晶格的能带结构。仿真结果得出,通带频率范围内有较好的汇聚效果,当频率无法与声子晶体产生共振或在声子晶体内部传输过程中迅速衰减而进入阻带范围,由此起到滤波的作用。其中,四角晶格结构在10MHz内根据阵列结构的不同可设计为带阻滤波器或低通滤波器,三角晶格在1100kHz内为带通滤波器,六角晶格与复式晶格结构在200kHz内为多通道滤波器。改变声子晶体的晶格结构类型,其通禁带范围也随之变化,较好地实现了滤波频率的可调性。以二维剖面为基础设计三维三角晶格声子晶体结构并对其进行有限元仿真,结果与二维剖面结构基本一致。根据仿真中设定的材料参数,结合3D打印技术打印出三角晶格的基体材料,并通过穿入铅芯以及灌入橡胶完成声子晶体结构的制备。设计超声检测的发射与接收模块,采用40kHz000kHz范围里七个不同频率的超声探头进行测试,从输出首波幅值的高低观察各频率点的通过性。有声子晶体时的测试结果与仿真结果较为吻合,无声子晶体时的输出幅值不存在明显的增强或衰减现象,验证了三角晶格声子晶体结构具备滤波特性。

关键词：声子晶体滤波器超声频率有限元法

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超声辐照引起的胎鼠体内升温

国际生物医学工程杂志 1990年第4期28卷 243-244页

作者：王双维

本文用各种声强的连续超声波对胎鼠进行辐照,测量其体内的升温情况,并与理论计算结果相比较。实验使用的超声频率为1MHz。研究的样品被放置在距离换能器9.2cm的远场区,以获得均匀的超声辐照,用热电偶进行温度测量。理论上认为,当胚胎受... 详细信息

本文用各种声强的连续超声波对胎鼠进行辐照,测量其体内的升温情况,并与理论计算结果相比较。实验使用的超声频率为1MHz。研究的样品被放置在距离换能器9.2cm的远场区,以获得均匀的超声辐照,用热电偶进行温度测量。理论上认为,当胚胎受超声辐照时。

关键词：超声辐照温度测量胎鼠超声频率远场区声强超声吸收温升值辐照时间线性关系

用超声衰减法研究喷射沉积6061Al/SiCp复合材料的阻尼性能

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应用声学 2004年第6期23卷 20-23页

作者：魏勤张迎元尤建飞华东船舶工业学院数理系镇江212003 洛阳船舶材料研究所洛阳471039

本文通过研究喷射沉积6061A1／SiCp复合材料的超声衰减系数分析材料的阻尼性能。实验结果表明:随着超声频率逐渐增大,该材料对超声吸收和散射增强;在一定范围内, SiC体积分数的增大使吸收衰减系数增大,复合材料阻尼性能增强。

关键词： Al/SiCp 复合材料阻尼性能喷射沉积增强体积分数衰减超声频率实验结果研究

超声辅助TEMPO催化制备氧化淀粉及其结构与性质分析

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超声辅助TEMPO催化制备氧化淀粉及其结构与性质分析

作者：李鑫芮渤海大学

学位级别：硕士

本文以绿豆淀粉为原料,次氯酸钠为氧化剂,TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)为催化剂,探索TEMPO催化氧化法制备氧化淀粉,优化工艺参数,探究不同超声频率对淀粉氧化的影响,并对其结构性质进行分析,淀粉经超声处理后,在保持原来改性淀粉的... 详细信息

本文以绿豆淀粉为原料,次氯酸钠为氧化剂,TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶氧化物)为催化剂,探索TEMPO催化氧化法制备氧化淀粉,优化工艺参数,探究不同超声频率对淀粉氧化的影响,并对其结构性质进行分析,淀粉经超声处理后,在保持原来改性淀粉的特性外,显著的降低了其粒径大小。论文为氧化淀粉制备提供新的方法,为绿豆精深加工提供新思路。通过正交设计优化工艺参数,确定TEMPO添加量为0.1%,在氧化绿豆淀粉的实验中,最佳工艺条件为:氧化剂用量摩尔比1.5:1、反应pH 8.5±0.5、反应时间90 min、反应温度10℃;选择正交优化的最佳工艺条件制备超声辅助氧化淀粉,固定超声功率为500 W,选择超声频率25 KHz、45 KHz、53 KHz,考察超声处理对氧化淀粉制备的影响,结果表明:超声频率25 KHz时,淀粉氧化度最高。扫描电镜结果显示,原淀粉表面光滑平整,结构完整,氧化淀粉颗粒破碎减小,表面出现较多孔洞及凹陷;红外光谱结果显示,氧化淀粉在1610 cm左右出现了明显的羧基吸收峰,说明淀粉被成功氧化;X-射线衍射结果显示,氧化淀粉与原淀粉的X-射线衍射图相似,说明氧化不足以使其晶型改变;氧化淀粉焓值升高,说明淀粉结晶结构不易被破坏;淀粉经氧化后,与原淀粉相比,氧化淀粉黏度明显降低,粒度减小,且超声辅助使其粒度更小,氧化淀粉溶解度、透光率增加,带电荷量增加,氧化淀粉的优良性质有利于提高其生物利用度。

关键词： TEMPO催化绿豆氧化淀粉超声频率结构表征

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基于表面等离激元共振的宽带光声传感研究

基于表面等离激元共振的宽带光声传感研究

作者：王道根深圳大学

学位级别：硕士

光声传感技术有机结合了光学激发和声学探测两种物理手段,通过探测色素物质吸收短脉冲激光后,因瞬时热弹性效应产生的光声波实现组织光学吸收特性的特异性观测。传统的光声传感通常采用压电型超声换能器对光声信号进行探测,但受制于压... 详细信息

光声传感技术有机结合了光学激发和声学探测两种物理手段,通过探测色素物质吸收短脉冲激光后,因瞬时热弹性效应产生的光声波实现组织光学吸收特性的特异性观测。传统的光声传感通常采用压电型超声换能器对光声信号进行探测,但受制于压电材料的自身物理特性,这类换能器的带宽有限,往往限制在几十兆赫兹。在生物样品中存在尺寸和形态各异的众多光学吸收体(如亚微米级的细胞核、微米级毛细血管、以及百微米级主血管等),它们受激所产生的光声波的频率成分从近直流一直覆盖到上百兆赫兹。显然,传统的超声换能器无法准确测量这些宽带光声信号,从而使传统的光声传感技术难以获得与声谱特征密切相关的生理病理信息。为了解决上述问题,本文提出了具有超大带宽光声检测能力的表面等离激元共振(SPR)声谱传感技术。借助于SPR场局域性高、传播距离短、响应时间快的特点,利用高数值孔径TIRF物镜引导激光激发局域表面等离激发激元,本工作实现了高达220MHz的光声响应带宽。本文的工作主要包括以下几部分。第一,从理论上阐释了SPR对声信号的响应原理。我们使用Matlab软件和时域有限差分方法进行建模,模拟计算了入射光偏振度、入射光束角度、以及金属膜材质和厚度对SPR场的影响。理论结果表明:仅有p偏振入射光能够激发SPR;且当入射光角度为71.1°,金膜厚度为45nm时,SPR对折射率的变化最为敏感。据此,我们利用大角度TIRF物镜(数值孔径为1.49)传输SPR的激发光束,既使入射光束达到近似的单一角度,又减小了SPR探测点的尺寸,有利于频率响应带宽的提升。第二,研发完成了宽带SPR传感器。以上述理论为指导,我们建立了透镜和TIRF物镜的组合光路系统,通过精确调控两者的相对距离、以及透镜焦点在TIRF物镜后焦面的横向位置,使激发SPR的激光光束接近于单一的、最佳入射角度,同时有效缩小了SPR探测点的尺寸。此外,我们引入偏振差分光学检测方法,记录p偏振和s偏振的反射光束的强度差,克服共模噪音,提高声压探测灵敏度。该系统实现了219.8 MHz的超大探测带宽,噪音等效声压探测灵敏度达到3.5k Pa。第三,开展了光声谱解析研究。样品的光声谱特征与其尺寸等因素密切相关。我们利用超大探测带宽的SPR光声传感系统,测试了多种不同厚度的仿体。结果表明,光声频谱信息(中心频率和带宽)能够准确反映样品的厚度。此外,本工作也获得了黑胶带仿体的光声图像。这些结果意味着,宽带SPR光声传感技术的声学频谱解析能力有望为生物医学研究提供新的技术支持。

关键词：光声传感表面等离激元共振效应光声谱超大带宽超声频率

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超声波协助提取荞麦蛋白的研究

食品工业 2005年第4期26卷 38-40页

作者：米宏伟唐传核杨晓泉陈中华南理工大学轻工与食品学院广州510640

本试验采用超声波技术从全荞麦粉中提取荞麦蛋白(BWP),分别研究了超声处理时间、频率以及溶液pH值、液料比和原料粒度对荞麦蛋白(BWP)提取率的影响。结果表明最佳提取条件为溶液pH8.0,超声处理时间15min,超声频率15KHz,液料比20:1(mL:g)... 详细信息

本试验采用超声波技术从全荞麦粉中提取荞麦蛋白(BWP),分别研究了超声处理时间、频率以及溶液pH值、液料比和原料粒度对荞麦蛋白(BWP)提取率的影响。结果表明最佳提取条件为溶液pH8.0,超声处理时间15min,超声频率15KHz,液料比20:1(mL:g),BWP提取率可达75%以上,产品纯度为77.33%。

关键词：荞麦蛋白(BWP) 超声提取率超声波技术荞麦粉蛋白溶液pH值处理时间超声频率原料粒度

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超声波/Mg协同降解甲基紫废水

水处理技术 2015年第3期41卷 15-18,32页

作者：闫正李庆玲任士明刘志强河北大学环境工程研究所河北保定071000

以甲基紫模拟废水为研究对象,分别探讨了单独超声波作用和超声波/Mg协同作用下对甲基紫脱色率和COD去除率的影响。在超声波/Mg体系中通过改变镁粉添加量、超声作用时间、溶液p H以及超声频率从而得到最佳降解条件。结果表明,超声波/Mg... 详细信息

以甲基紫模拟废水为研究对象,分别探讨了单独超声波作用和超声波/Mg协同作用下对甲基紫脱色率和COD去除率的影响。在超声波/Mg体系中通过改变镁粉添加量、超声作用时间、溶液p H以及超声频率从而得到最佳降解条件。结果表明,超声波/Mg体系对甲基紫降解效果比超声波单独作用更好,脱色率、COD去除率分别提高76.81%和75.41%。当甲基紫初始浓度为5.16×10-3 mol/L,镁粉添加量为2.0 g/L,溶液p H为3.50,超声频率为40KHz,作用时间60 min,脱色率和COD去除率能达到最高,分别为94.98%和92.77%。

关键词：超声波/Mg 甲基紫超声频率脱色率

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超声共沉淀法制备硅铁红陶瓷颜料

中国陶瓷工业 2004年第1期11卷 1-5页

作者：曹丽云黄剑锋杨军顺沈清陕西科技大学材料科学与工程学院咸阳712081

采用超声共沉淀法制备了硅铁红包裹型陶瓷颜料 ,采用X射线衍射、颜色测量、光学显微镜观察等分析手段对颜料进行了表征。研究了超声频率、超声作用时间、Si/Fe比、热处理温度以及矿化剂加入对颜料包裹率以及颜色的影响规律。结果表明 :... 详细信息

采用超声共沉淀法制备了硅铁红包裹型陶瓷颜料 ,采用X射线衍射、颜色测量、光学显微镜观察等分析手段对颜料进行了表征。研究了超声频率、超声作用时间、Si/Fe比、热处理温度以及矿化剂加入对颜料包裹率以及颜色的影响规律。结果表明 :超声波作用频率提高、时间延长以及配比中Si/Fe比的提高和矿化剂的加入有利于提高颜料中氧化铁的包裹率 ,但其对颜料的颜色的影响不大。煅烧温度的提高可以明显提高颜料的包裹率和明度。

关键词：超声波共沉淀法硅铁红陶瓷颜料超声频率热处理温度矿化剂

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超声对电化学过程的影响研究

超声对电化学过程的影响研究

作者：傅相林扬州大学

学位级别：硕士

本文以电化学反应过程为研究体系,研究了超声对气体的生成过程、传质过程和阴极沉积过程等典型的过程的影响。本研究的主要特色表现在较系统地研究超声对气体生成过程、传质过程和电沉积过程的影响,定量研究了超声输出频率、超声输出功... 详细信息

本文以电化学反应过程为研究体系,研究了超声对气体的生成过程、传质过程和阴极沉积过程等典型的过程的影响。本研究的主要特色表现在较系统地研究超声对气体生成过程、传质过程和电沉积过程的影响,定量研究了超声输出频率、超声输出功率和温度对反应体系的影响以及探讨了不同温度下超声场的作用效果。通过超声对典型电化学过程的研究获得声学参数对电化学过程的影响规律,为超声在电化学过程的应用提供技术参数和理论指导。 1.超声对电解水阳极放氧过程的影响以电解1.0mol/LKOH水溶液为研究体系,采用三电极系统,工作电极为镍电极,辅助电极为不锈钢电极,参比电极为饱和甘汞电极,分别测定了不同温度下有超声作用和无超声作用时电解KOH水溶液的阳极稳态极化曲线,探讨了恒电位操作条件下超声对阳极放氧过程的电流密度、氧气产率以及电流效率的影响。研究结果表明:超声对阳极过程有显著的影响。在相同温度和相同的电极电位下有超声作用时的电流密度大于无超声作用时的电流密度,在温度为25℃,电极电位为0.500(***)时,有超声作用时的电流密度是无超声作用时的电流密度的1.27倍。有超声作用时氧气生成量大于无超声时的氧气的生成量,且有超声作用时的氧气生成量与无超声作用时的氧气量之比随着温度的升高而降低,在电极电位1.000V(***)时,温度从25℃升高到55℃,有超声作用时的氧气量与无超声作用时的氧气量之比从1.37下降到1.20。有超声作用时电流效率和无超声作用时的电流效率均随着温度的升高而增加,温度从25℃升高到55℃时,有超声和无超声作用的电流效率分别从96.7%增加到99.1%和从90.6%增加到98.6%。 2.超声对铁氰化钾还原成亚铁氰化钾反应速率的影响在工作电极和辅助电极均为铂电极、参比电极为饱和甘汞电极的三电极系统中,在碱性介质中铁氰化钾还原成亚铁氰化钾为研究体系,分别在有超声作用和扬州大学硕士学位毕业论文无超声作用下,测定了不同反应温度和反应物浓度下凡Fe(CN)6电化学还原过程的稳态极化曲线上的电流密度。研究结果表明:在凡Fe(CN)6电化学还原过程中,超声作用可以显著增大过程的反应速度和极限扩散电流密度,且超声对传质控制区的极限电流密度的影响程度大于非传质控制区的电流密度的影响程度,在凡Fe(CN)6浓度为0.04m。珑时,在电极电位为0.15V(***)下,有超声作用的电流密度是无超声作用时的26.0倍,当电极电位在一0.3OV(二SCE)时,有超声作用时的极限电流密度是无超声作用时的极限电流密度的65.0倍。当温度从25℃升高到65℃时,有超声与无超声下极限扩散电流密度的比值从68.4降为54.0。随着温度的升高,空化效应减弱。有超声作用和无超声作用下极限扩散电流密度均随着反应物浓度的升高而增大,且与反应物浓度基本成线性关系。3.超声对铜电化学沉积过程的影响以CuSO4一玩504为研究体系,采用三电极系统,紫铜为工作电极,铂电极为参比电极,饱和甘汞电极为辅助电极,在恒定的超声功率和频率下,分别测定了有超声和无超声作用下,铜电化学沉积过程的阴极稳态极化曲线,探讨了超声对电沉积铜晶面取向及表面形貌的影响。结果表明:将超声引入铜电化学沉积过程中通过极化曲线可以表明超声能够显著地提高铜电沉积过程的阴极极限扩散电流密度,且随着温度的升高,超声空化效应减弱。在25℃下,有超声作用时的平均极限电流密度为73.3A角12,而无超声作用时的平均极限电流密度为5.2A/mZ,但是温度从25℃增大到55℃,有超声作用时的极限电流密度与无超声作用时的极限电流密度之比从14.1下降到8.4。通过X衍射分析表明在超声作用下铜沉积层的衍射峰峰强度高于无超声作用下衍射峰峰强度,且在一定的电解条件下超声的引入可以使铜电沉积的晶面取向发生变化。在30℃及400 A/mZ条件下电解时间为30 min,超声作用下铜(200)晶面取向明显增加;超声引入铜电化学沉积过程中还可以促进晶核的生成,同时还能崩裂正常发育的晶体,使电沉积铜的粒径发生明显改变。在超声场中进行电化学反应时,

关键词：超声频率超声功率氧气析出电沉积传质