摘要：研究基于近零折射率声子晶体的声非对称聚焦透镜。声非对称聚焦透镜的两侧分别为竖直平面与圆弧面结构,由于近零折射率材料的声波方向选择性,当声波从竖直平面一侧入射时,可以通过透镜,实现高性能声聚焦效应;而当声波从圆弧面一侧任意方向入射时,声波无法通过透镜,从而实现同时具有聚焦与非对称传输特性的声学透镜。在此基础上,改变透镜圆弧面的曲率半径,可以调控非对称透镜的正向聚焦焦点位置,且声非对称传输性能保持不变.此外,透镜内部的刚性散射体对声非对称聚焦性能的影响较小。研究结果表明所设计的声非对称聚焦透镜具有多功能、单一结构及高鲁棒性等优点,为设计新型近零折射率声学器件提供相应的理论方案与实验参考.

摘要：介绍井下超声波石油流量计的互相关处理方法以及实现方案。该方案采用倾斜式换能器布放方式,提高了井下超声石油流量计的测量灵敏度;采用数值化互相关求取时差的方法处理超声回波,对相关法与阈值法计算时差的可靠性与稳定性进行了比较,说明了相关法在时差计算方面相对于阈值法的优越性。同时介绍了相关法井下流量计的电路实现方法。结果表明:简化了超声流量计的电路设计,提高了系统的稳定性和测量精度,该方案对于井下流量计及相似的检测问题具有实际的参考价值。

摘要：温度应力是无缝轨道结构检测及监测的重点和难点,而获取波传播频散特性和振动形态是设计的基础检测方案。作为异形截面波导,钢轨中导波传播具有多模态及频散特性。本文通过应用半解析有限元方法,基于哈密顿原理和波动方程求解了任意位置截面导波传播的控制方程,进一步得到钢轨中导波传播频散曲线及相应的振动形态。分析频散图中典型曲线上部分频点的波结构图和振型发现,随着频率增加,波导截面由整体大幅振动逐渐转变为局部的明显振动,并且内部振动形态趋于复杂。温度应力的引入改变了钢轨导波的频散曲线,绝大部分频段表现为相速度、群速度增加,但幅度不一。

摘要：声表面波器件的级联有限元模拟方法是从整体结构中分离出若干独立的基本单元,通过基本单元边界矩阵的级联实现有限长器件结构的模拟。在实际设计中,通过优化叉指换能器的指条周期,激发出不同波长的声表面波,调整声表面波器件的谐振频率,这导致级联有限元模拟方法存在频繁的单元建模与数据传输过程。为提高模拟效率,该文提出了一种波长(频率)变化时的级联有限元快速模拟方法。首先分析了不同波长对应单元系统矩阵间的关系,引入参考波长及波长变化因子,建立单元系统矩阵与波长之间的简易函数关系。接着利用参考波长的有限元模型快速计算出不同波长对应的单元系统矩阵,避免了多次单元建模与大量数据传输过程。最后利用边界矩阵的级联计算器件的频域响应,证明了该方法的有效性。

摘要：水平剪切(SH)波电磁超声换能器(EMAT)具有非接触、无需耦合剂、对表面油污涂层不敏感、单点激励大范围检测等优点,在航空不锈钢薄板快速导波检测中具有重要的技术优势。首先建立了含缺陷的不锈钢薄板SH导波传播有限元模型,分析了不同设计参数EMAT对应缺陷的距离-波幅曲线(DAC),并对DAC进行实验验证。然后建立了不锈钢薄板中SH导波声场分析有限元模型,研究了周期性永磁体电磁超声换能器(PPM EMAT)中永磁体宽度、长度和对数对SH导波辐射声场特性的影响,得到了EMAT的轴线声压分布,并在此基础上获取了EMAT的最优设计参数组合。结果表明增大永磁体长度和对数都能提高EMAT轴线辐射声场强度,使EMAT在远距离检测具有较好的声压分布均匀性。当永磁体对数、长度、宽度分别为6对、25mm、7mm时,对应的EMAT具有较高的轴线辐射声场强度和较平稳的DAC,更适合对航空不锈钢薄板进行远距离快速导波检测。

摘要：拓扑声学属于声学和凝聚态物理学研究中的新兴研究领域,是研究声波在特殊拓扑结构中传播的学问.它是基于物质拓扑态的概念,在凝聚态物理学中发展起来的,后来扩展到包括声学和光子学等其他学科.人们可以利用某些声学介质的拓扑性质,设计声超常材料以实现声学操控.可以说,拓扑声学是声学与拓扑学交叉融合的结果,是近代声学前沿研究热点之一.多相孔隙介质声学是研究声波与由多种物质组成的孔隙介质相互作用和应用的学问.这些介质中的宏观声学参数会随着介质相或组分和孔隙中介质及孔隙结构的变化而变化.利用拓扑声学理论,可以实现孔隙介质中声波的定向传播和调控,优化设计新型压电材料,丰富和发展油气储层声学探测和监测理论和方法等.总之,拓扑声学和多相孔隙介质声学是目前备受关注的声学前沿问题.

摘要：在高温铸造/锻造过程中进行缺陷的检测、控制和修复以及厚度测量,并据此调整加工工艺参数,及时剔除缺陷/尺寸超标件,避免进入下一步工序,对提高产品合格率、实现环保制造,具有重要的工程应用价值。针对电磁超声换能器(Electromagnetic ultrasonic transducer,EMAT)在大提离、强环境电磁干扰、高温等严苛条件下对表面粗糙形貌、晶粒粗大的铸锻件进行快速检测时的信噪比和空间分辨率差这一难题,建立基于chirp信号激励的螺旋线圈EMAT检测过程的有限元模型,采用正交试验表,分析EMAT设计参数、chirp信号带宽、脉宽等因素对脉冲压缩后的回波主瓣峰值和主瓣宽度的影响,分别获取主瓣峰值主瓣宽度最佳参数组合,并通过试验加以验证。设计耐高温EMAT探头,比较单一正弦脉冲激励信号和chirp脉冲压缩在650℃以上高温锻件检测的信噪比和主瓣宽度。结果表明,采用chirp脉冲压缩技术,高温EMAT检测的信噪比(Signal-to-noise ratio,SNR)、空间分辨率和检测效率更高。在720℃高温锻件、提离为3 mm且无同步平均条件下,与单一正弦脉冲激励相比,采用脉冲压缩技术,SNR提高了至少5.4 dB,主瓣宽度减小了58.8%。

摘要：高频声透镜聚焦超声换能器在电子器件评估与检测、材料微观机械性能表征、生物医学成像、细胞操控等方面具有重要的应用。结构参数是影响其性能的主要因素之一。该文通过有限元法对基于声透镜结构的高频聚焦超声换能器进行仿真模拟,分析了声透镜的开孔角度对该类换能器聚焦区域声压模式、横向分辨率、-6 dB景深等关键性能参数的影响。仿真结果表明,换能器的焦距和横向分辨率与理论计算结果接近。随着声透镜开孔角度的增大,换能器的横向分辨力随之提高,焦点处声压级逐渐增大,-6 dB景深逐渐下降。这为声透镜聚焦超声换能器的优化设计提供了一定的技术基础。

摘要：水声信号被动检测中广泛使用LOFAR图对接收信号进行处理和分析。针对LOFAR图中线谱信号检测问题,根据线谱信号特征设计特征函数,提出频域滑动窗线谱特征累积检测法。该方法在频率轴移动观察窗,用多步决策算法计算每个观察窗的最优解,得到最优路径,如果最优路径特征值大于阈值,则累积LOFAR图像素点被该最优路径经过的次数,次数越多对应点为线谱点的概率越大。仿真研究表明,该方法对频率时变、低信噪比的线谱信号具有良好的检测能力,可实现多根线谱的增强与检测。海试数据处理结果证明了该方法的可行性和稳健性。该算法对于辐射线谱信号的水下目标远距离探测识别有较高的参考价值。

摘要：道岔是铁路轨道的最薄弱环节,高速列车在经过道岔钢轨时,急骤地改变运行方向,对道岔产生巨大的竖向和横向冲击力,使得道岔钢轨轨底容易产生伤损。现有的高速铁路轨道无损检测技术难以对道岔钢轨轨底伤损实施原位不拆卸检测,给高铁安全运行带来重大隐患。本文考虑道岔钢轨的变截面特性以及弹扣垫板等道岔部件对检测的影响,选用SH模态导波,将道岔尖轨轨底简化为变截面窄板,基于Bloch-Floquet边界和域约束的有限元特征频率法,分析了道岔变截面轨底结构的SH导波频散特性,绘制了SH;导波在变截面窄板内相速度和群速度变化曲线。通过建立SH导波在变截面窄板中的传播有限元模型,研究了SH;/SH;导波在变截面窄板中的传播与模态转换特性。设计并制作了SH;导波电磁超声换能器(Electromagnetic acoustic transducer, EMAT),并对道岔变截面轨底裂纹进行SH;导波检测对比,采用同步挤压小波变换(Synchrosqueezed wavelet transform, SWT)对导波检测信号进行导波模态分离和噪声滤除。SH检测模式波质点横向振动,受弹扣和垫板等道岔部件影响小。将SWT应用于道岔尖轨轨底导波检测信号处理,减小了信号处理的同步平均次数、实现了导波模态分离和大提离快速检测。经过SWT处理后,SH;导波检测信号信噪比提高了10.69 dB。