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基于空间脉冲响应的超声换能器声场研究 被引量：14
1
作者 董明 马宏伟 +2 位作者 陈渊 齐爱玲 张旭辉 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第8期1876-1881,共6页
以空间脉冲响应为理论基础,建立了换能器空间声压模型,通过求任意时刻相交弧长对应圆心角的方法,计算了圆形和矩形换能器的脉冲响应函数,并仿真了其声轴线平面、横截面和声轴线的声压分布,通过与理论声压对比,仿真结果可以准确地反映换... 以空间脉冲响应为理论基础,建立了换能器空间声压模型,通过求任意时刻相交弧长对应圆心角的方法,计算了圆形和矩形换能器的脉冲响应函数,并仿真了其声轴线平面、横截面和声轴线的声压分布,通过与理论声压对比,仿真结果可以准确地反映换能器在空间辐射的声场。该方法对优化换能器设计参数和无损检测工艺、提高超声检测分辨率和可靠性有重要意义,也适用于其他形状换能器声场的计算。 展开更多
关键词 空间脉冲响应 换能器 超声场 超声检测
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基于矩形换能器空间脉冲响应的相控阵声场研究 被引量：11
2
作者 马宏伟 董明 +1 位作者 陈渊 张旭辉 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第18期36-42,共7页
针对矩形换能器空间脉冲响应利用分割阵元叠加和近似方法求解,提出一种精确求解的新方法。根据矩形换能器的对称性将观察点转换到第四象限进行求解,该方法不需要远场或近轴近似,只需要坐标变换就可以得到任意长宽比的矩形换能器在不同... 针对矩形换能器空间脉冲响应利用分割阵元叠加和近似方法求解,提出一种精确求解的新方法。根据矩形换能器的对称性将观察点转换到第四象限进行求解,该方法不需要远场或近轴近似,只需要坐标变换就可以得到任意长宽比的矩形换能器在不同空间点处的脉冲响应函数。通过控制各阵元的延时实现相控阵声束的偏转和聚焦,分析一维相控阵的聚焦法则,得到各阵元的延时时间;对各矩形阵元加延时控制后的空间脉冲响应叠加求和,得到相控阵聚焦时的空间脉冲响应,进而求得各空间点的声压。计算相控阵换能器在不同聚焦角度时的空间声压分布,讨论不同阵元间距对分辨力的影响。结果表明该方法可以快速准确地计算较大偏转范围内的相控阵声场。 展开更多
关键词 矩形换能器 空间脉冲响应 超声相控阵 声场仿真
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矩形超声换能器空间脉冲响应计算方法研究 被引量：5
3
作者 邹诚 孙振国 +2 位作者 蔡栋 张文增 陈强 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期2641-2649,共9页
空间脉冲响应模型是一种可以高速、精确地计算平面型超声换能器瞬态声场的方法,该方法不需要对平面型探头的表面进行离散化或近轴近似处理。首先将空间点投影到换能器平面内,将构建空间脉冲响应函数转化为计算以该投影点为圆心,与换能... 空间脉冲响应模型是一种可以高速、精确地计算平面型超声换能器瞬态声场的方法,该方法不需要对平面型探头的表面进行离散化或近轴近似处理。首先将空间点投影到换能器平面内,将构建空间脉冲响应函数转化为计算以该投影点为圆心,与换能器相交的圆弧段的圆心角。由于矩形换能器包括4个顶点和4条边线,其几何形状与圆形换能器相比较为特殊,所以当投影点位于平面内的不同位置时,其计算方法也不相同。首先将探头所在平面进行分区,当投影点位于同一分区中时,其空间脉冲响应函数的计算方法相同;然后给出了当投影点位于各个分区中时的空间脉冲响应函数的计算过程,分析了矩形换能器尺寸的变化对分区的影响;最后,对一维超声相控阵探头的瞬态辐射声场进行了计算实验,并采用动态光弹方法对瞬态声场进行观测实验。实验结果表明,不同的换能器尺寸对计算过程及结果有显著影响,本文计算方法可以有效地实现矩形超声波探头在均匀单一介质中的瞬态声场仿真计算,有利于对平面矩形类超声换能器进行优化设计。 展开更多
关键词 超声检测 矩形换能器 空间脉冲响应 声场仿真
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封闭空间脉冲响应场的计算机模拟方法综述 被引量：1
4
作者 吴勃 姜根山 戴文楠 《电力情报》 2001年第4期59-62,共4页
对封闭空间脉冲响应声场计算机模拟的几种方法———经典声线法、虚源法以及混合法做了概括介绍 ,同时 ,总结了每种模拟方法各自的特点 ,简单描述了这些方法实际应用的一些技术方法 ,最后 ,展望了用计算机模拟空间声场的发展方向。
关键词 封闭空间脉冲响应场 计算机模拟 建筑声学 室内声学
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空间脉冲响应和有限元混合的超声回波建模方法
5
作者 董明 于祥军 +4 位作者 马宏伟 陈渊 曹现刚 万翔 王昕 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期996-1003,共8页
针对数值仿真计算效率低的问题,提出了空间脉冲响应法和有限元法相混合的建模方法,只对缺陷周围的局部区域进行网格划分,用有限元计算超声波与缺陷的相互作用,用空间脉冲响应法计算超声波的向前传播和向后反射,该方法既可以模拟超声波... 针对数值仿真计算效率低的问题,提出了空间脉冲响应法和有限元法相混合的建模方法,只对缺陷周围的局部区域进行网格划分,用有限元计算超声波与缺陷的相互作用,用空间脉冲响应法计算超声波的向前传播和向后反射,该方法既可以模拟超声波与复杂缺陷的相互作用,保证了计算精度,又极大提高了计算效率。分别利用混合方法和数值方法建立了平底孔回波模型,得到了平底孔的反射回波,两者波形吻合较好,验证了模型的有效性。平底孔混合模型仿真用时是数值模型的5.9%,计算效率提升明显。建立了惰轮轴轴肩根部不同深度裂纹的混合模型,得到了反射回波,轴肩回波和裂纹回波混叠在一起难以从时域上区分,但随着裂纹深度的增加回波幅值也随之增大,可根据回波幅值的变化情况对根部裂纹的深度进行定量评价。 展开更多
关键词 超声回波 缺陷 有限元 空间脉冲响应
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考虑超声探测器脉冲响应和方向性的光声图像重建方法
6
作者 孙慧峰 孙正 +1 位作者 侯英飒 孙美晨 《声学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第3期568-577,共10页
在光声成像中,假设超声探测器为具有全向响应的理想点探测器通常会导致图像分辨率下降。为了解决探测器效应引起的图像质量下降问题,提出一种考虑探测器特性的光声图像重建方法,建立包含探测器方向性和脉冲响应的前向成像模型,通过迭代... 在光声成像中,假设超声探测器为具有全向响应的理想点探测器通常会导致图像分辨率下降。为了解决探测器效应引起的图像质量下降问题,提出一种考虑探测器特性的光声图像重建方法,建立包含探测器方向性和脉冲响应的前向成像模型,通过迭代求解前向模型的逆问题,实现光吸收能量分布图的高质量重建。仿真和仿体实验结果表明,与未考虑或未充分考虑探测器特性的传统重建方法和其他重建增强方法相比,所提方法可以显著提高图像分辨率和对比度,改善图像质量。 展开更多
关键词 光声成像 图像重建 超声探测器特性 空间脉冲响应 电脉冲响应 方向性
原文传递
空气耦合超声换能器声场计算与测量研究 被引量：13
7
作者 孔涛 徐春广 +1 位作者 张运涛 许寒晖 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第22期19-24,共6页
利用空耦超声换能器发射孔径的空间脉冲响应计算平面换能器的声场分布特性。该方法基于线性声学理论的假设,利用孔径表面发射的球面脉冲波的叠加来获得空间中任意点的脉冲响应。由于空气介质中超声的吸收衰减对于声场分布影响较大,并且... 利用空耦超声换能器发射孔径的空间脉冲响应计算平面换能器的声场分布特性。该方法基于线性声学理论的假设,利用孔径表面发射的球面脉冲波的叠加来获得空间中任意点的脉冲响应。由于空气介质中超声的吸收衰减对于声场分布影响较大,并且衰减随着频率的增大而增大,所以在频域计算中引入传播衰减函数,并通过与换能器激励脉冲的卷积获得该场点的声压分布。利用多轴扫描系统及微小孔径接收器空耦换能器的声场分布情况进行试验测量,并与声场的理论计算结果进行对比,两者取得很好的一致性。试验研究不同尺寸的接收孔径对声场测量结果的影响,结果表明,由于空气耦合中转换效率、界面损耗等原因,其声场测量时的接收孔径选择是分辨率和信噪比的权衡结果,在接收增益和信噪比允许的情况下尽量减小接收孔径,可以提高声场测量的精度。 展开更多
关键词 空间脉冲响应 空耦超声换能器 声场特性
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一种基于MATLAB的CMUT阵列设计与成像仿真方法 被引量：7
8
作者 张慧 何常德 +3 位作者 苗静 李玉平 张文栋 薛晨阳 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第4期490-494,共5页
为了分析阵列设计参数与成像效果的关系,提高微电容超声传感器(CMUT)阵列设计的可靠性,提出了一种仿真CMUT阵列水下成像方法。设计了一种CMUT结构,振膜厚3μm,振动单元边长1.16 mm,ANSYS仿真得出中心频率为464 kHz。讨论了阵列参数与声... 为了分析阵列设计参数与成像效果的关系,提高微电容超声传感器(CMUT)阵列设计的可靠性,提出了一种仿真CMUT阵列水下成像方法。设计了一种CMUT结构,振膜厚3μm,振动单元边长1.16 mm,ANSYS仿真得出中心频率为464 kHz。讨论了阵列参数与声束指向性关系,以空间脉冲响应理论为基础提出了一种可显示CMUT阵列成像效果图的仿真设计方法。通过MATLAB对该方法的仿真,模拟了不同结构的CMUT线阵在不同激励形式下的水下成像。仿真结果表明,64阵元且阵元中心距0.5λ的CMUT线阵在单脉冲激励下成像效果最好。该仿真方法的实验结果与理论一致,且相比单纯理论分析该方法结论更直观,考虑成像影响因素更全面。 展开更多
关键词 电容式微加工超声传感器(CMUT) 阵列设计 空间脉冲响应理论 水下成像仿真
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斜楔块条件下超声换能器的声场仿真 被引量：3
9
作者 董明 马宏伟 +2 位作者 陈渊 张旭辉 曹现刚 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期152-156,共5页
各种大型轴类零件形状复杂,体积和质量大,拆卸困难,主要用小角度纵波探头在轴端面实施探伤。小角度纵波超声检测方法在工业中有着大量的应用,对于小角度纵波探头的声场研究还较少。以空间脉冲响应为理论基础,根据界面条件下的波形转换... 各种大型轴类零件形状复杂,体积和质量大,拆卸困难,主要用小角度纵波探头在轴端面实施探伤。小角度纵波超声检测方法在工业中有着大量的应用,对于小角度纵波探头的声场研究还较少。以空间脉冲响应为理论基础,根据界面条件下的波形转换以及超声波的透射规律,建立了小角度纵波超声探头在斜楔块条件下的空间声压模型,给出了其空间脉冲响应的计算公式,并仿真得到了不同斜楔块角度时介质中的声压分布图,利用半圆阶梯试块测试了声轴线的声压和指向性图,实验结果和仿真计算基本一致。该方法可用于不同参数的超声探头倾斜入射时的声场仿真,为制定轴类零件非拆卸情况下的检测策略,提高检测可靠性奠定基础。 展开更多
关键词 空间脉冲响应 斜模块 小角度纵波 超声检测
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液压支架缸体环焊缝缺陷超声相控阵检测方法研究 被引量：2
10
作者 董明 万回回 +3 位作者 孙思雅 苏成明 王昕 韩磊 《煤炭工程》 北大核心 2023年第11期154-159,共6页
针对液压缸长期在重载和交变载荷下运行,极易产生各种疲劳损伤,严重时引起缸体焊缝开裂,甚至引发爆缸的问题,对液压支架缸体焊缝检测方法进行了研究。由于焊缝表面不平整,声波垂直入射耦合效果差,将换能器安装在楔块上使得声波斜入射对... 针对液压缸长期在重载和交变载荷下运行,极易产生各种疲劳损伤,严重时引起缸体焊缝开裂,甚至引发爆缸的问题,对液压支架缸体焊缝检测方法进行了研究。由于焊缝表面不平整,声波垂直入射耦合效果差,将换能器安装在楔块上使得声波斜入射对焊缝进行检测。根据射线声学理论和Snell原理,确定超声波在楔块和工件中的传播路径,得到了楔块条件下超声相控阵延时法则计算公式。对楔块条件下单阵元空间脉冲响应进行延时叠加,得到了超声相控阵的空间声压模型,仿真得到了不同偏转角度时的声轴线声压,分析了在不同偏转角度下超声相控阵换能器辐射声场的特性。对含人工缺陷的焊缝试块进行相控阵实验,能发现不同位置的缺陷,对ZY9200/25/50D型液压支架缸体环焊缝进行现场检测,从相控阵图像上可以直接得到缺陷的位置和尺寸,通过声场仿真可为制定相控阵检测工艺参数提供指导。 展开更多
关键词 液压支架 超声相控阵检测 声场仿真 空间脉冲响应
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