摘要：本文依据反馈有源噪声控制原理分析了水床效应存在机理,以一模拟反馈有源噪声控制系统作为实例介绍了水床效应的分析方法,提出了通过展宽噪声放大频段和均匀噪声放大频段内的噪声放大量来优化反馈控制器,改善水床效应的方法。采用数字反馈控制器实现了水床效应的改善,给出了具体设计过程,并且考虑了数字时延对系统性能影响。仿真和实验表明了所提出方法的有效性。

摘要：为了研究振动激励方向变化对悬臂梁压电能量收集器(VEH)的电能输出的影响,建立了单悬臂梁能量收集器在任意方向振动激励下的动力学模型以及压电效应的输出模型。振动激励方向根据悬臂梁平面建立的球面坐标系的两个角度参数φ和θ定义,通过理论和仿真分析,发现振动激励方向改变时能量收集器的吸收效率随φ的增加呈余弦变化,随θ的增加呈正弦变化,但φ对收集效率的影响远大于θ的影响。实验表明,θ=0°时,φ从0°增加到90°,吸收效率从理论最高效率的93.52%降低到2.88%,而φ=90°时,θ从0°增加到90°,吸收效率则从2.88%变化到3.88%,得到了悬臂梁能量收集器的输出和激励方向之间的关系,对悬臂梁压电振动能量收集器的设计和研究具有一定的参考价值。

摘要：水声材料的应用是潜艇等水下航行器实现声隐身及提升声探测性能的关键所在.近年来,随着声学超材料的蓬勃发展,各种类型的水声超材料也被提出.相比空气声,水中声波波长更长,传播损耗却小得多,故水声比同频率空气声更难以控制;此外,水介质的密度和声阻抗比空气介质大得多,常规金属不能再被视为刚性而变成弹性体,且水对结构的流体负载不能忽略,故水声超材料的设计和性能预测更为复杂.本文综述了近年来水声超材料的发展历程,主要针对吸收型、去耦型、聚焦型三类与潜艇声隐身和声探测密切相关的水声超材料,对其分类、基本特性、物理机理、研究动态等进行了详尽归纳和总结,并对其发展中面临的难题和趋势进行了探讨和展望.相比传统材料,水声超材料展现出众多超常声学特性,但仍存在低频宽带声波调控能力有限、不能有效兼顾大静压等环境要素、加工制造工艺不足等问题.未来研究中应着力克服上述不足,朝着低频宽带、全向、大平面尺度、亚波长厚度、轻量化、大耐压及多功能复合、环境适应性等方向发展,以更好地实现工程化应用.

摘要：声表面波标签是一种不使用集成电路芯片的射频识别技术。由于其与半导体射频标签在原理上的本质区别,在若于特殊场合下具有独特的优势。声表面波标签的码容量通常很难满足实际应用的需求,成为限制其广泛应用的主要原因。提出了一种设计声表面波射频标签系统的新方法,从以下两方面增大码容量:(1)根据实际系统的误差概率和所要求的可靠性,最佳地决定系统设计的分辨精度;(2)采用反射脉冲的时延间隔代替反射脉冲的绝对时延位置来表述该脉冲代表的码片值,从而避免了人为分组,在一定空间内最大可能地增大了码容量。以中心频率922.5 MHz、带宽5 MHz的射频标签为例,在8 mm长的128°YX-LiNbO_3压电基片上,制作了码容量超过三下万的系统。该系统包括温度校准,在识别标签的同时并能测出温度,精度为0.5℃。

摘要：圆柱管听诊器具有结构简单、价格低廉、适用范围广等优势,但其尺寸通常较大,且工作频带难以覆盖心肺音频率范围.本文基于螺旋形超材料提出了一种圆柱形的心肺音听诊器件的设计理论,其尺寸可满足便携性要求(长度约1/5波长),且工作频带能有效覆盖典型心肺音频率范围(20∼1000 Hz).所设计器件的基本工作原理是利用内置的螺旋形超材料增加声波的传播路径长度,使不同频率下的等效声折射率均得到显著提升,从而在有效缩减结构尺寸的同时保持极宽的工作频带.基于等效媒质理论,对该结构中的声传播过程进行了理论分析,研究了其等效声学参数及灵敏度增益在不同频率下的变化特性,并通过有限元方法进行了验证.理论和仿真结果能够很好吻合,证明所设计的心肺音听诊器在20∼1000 Hz的宽频带内产生了平均10 dB的灵敏度提升.基于此,进一步分析了热黏滞损耗和结构参数变化对该器件的灵敏度和工作带宽的影响规律.最后,制备了心肺音听诊器样品并对其声学性能进行了实验测量,结果表明心肺音听诊器相比于圆柱管听诊器在20~1000 Hz全频带具有更高的灵敏度,在330~820 Hz频段的平均增益能够达到10 dB.本研究所设计的心肺音听诊器件具有灵敏度高、工作带宽大、设计简单、结构强度高、材质选择自由、鲁棒性等特性,为心肺音听诊器件的设计提供了新的思路,在医学临床诊断和声学传感等领域具有广泛的应用前景.

摘要：电子二极管的发明标志着现代电子学的诞生,在整个人类社会中引起了科技的深刻变革.声波是一种具有非常悠久的研究历史的经典波,却始终被认为仅具有对称的传播形式.若能制造出可像电子二极管控制电流般实现声波单向导通的声学器件,显然将对整个声学研究领域产生重大影响,具有重要的科学意义及应用价值.第一个基于非线性媒质与声子晶体的声二极管利用非线性突破声学互易原理的局限,首次实现了将声能流限制在单一方向上的声整流效应.针对非线性系统转换效率低下的固有缺陷,在线性体系内围绕声单向传播这个重要科学问题开展了一系列理论和实验研究,设计与制备了多种具有特殊结构和性能的线性声学单向结构,在器件的效率、带宽及尺寸方面产生了突破.在声二极管研究的基础上,第一个可以像电子三极管操控电流般对声流进行操控与放大的声三极管理论模型也被提出.本文介绍了声单向传播这一新兴且富有蓬勃生机的研究领域中的主要进展.

摘要：耳机的频响是由单元和腔体结构共同决定的。现有的耳机腔体结构仿真多采用集总参数模型,这类模型在高频段存在缺陷。该文在入耳式耳机的腔体结构仿真中引入基于传输线理论的声学模型,与传统模型相比,考虑损耗的传输线模型可提高入耳式耳机5 kHz～10 kHz频响仿真的准确性。在此基础上,优化算法提出改善耳机中高频频响的出声管设计方法。

摘要：介绍了新开发的研究性、自主性实验——＂对偶原理研究＂的实验设计思想和方法。从教学效果看,将验证性实验研究性化是电路原理实验改革与创新的方向。

摘要：近年来,拓扑学的概念被引入到声学系统,声学超材料以及声子晶体中的拓扑效应被广泛研究.其中,声学拓扑边界传输模式具有低损耗、背向散射抑制的特性和良好的鲁棒性,在声信号探测、噪声控制等方面拥有较大的应用潜力.近期,高度局域在狄拉克涡旋处的零维拓扑束缚态在多种物理系统中被发现,成为相关领域的研究热点.但是现有研究中的声学结构大多受限于二维空间,自由空间中亚波长尺度的狄拉克涡旋拓扑态亟待探索.本文基于声赝表面波实现了自由空间中的类马约拉纳束缚态,即通过在硬质基板上排布蜂窝晶格阵列的空气圆柱孔,并在系统中施加一个与格点位置相关的Kekulé调制,产生了局域在结构表面和涡旋中心的声学拓扑束缚态;证明了这种拓扑束缚态的频率固定在狄拉克频率处,且不受Kekulé调制幅度的影响.此外,进一步分别引入粒子空穴对称性保护和破缺的缺陷,验证了这种特殊的拓扑束缚态在粒子空穴对称性保护时对缺陷具有较好的鲁棒性.本研究在基于声能局域和捕获的新型声学功能器件的设计方面具有潜在的应用前景.

摘要：针对声学宽带多焦点聚焦的问题,设计出结构简洁的声学人工结构。通过控制细槽深度,对反射声波的波前进行任意操控。数值仿真结果验证了所设计的声人工结构的聚焦效果。这种人工结构还允许对焦点的相对位置及数目进行精确而自由的调控,当尺寸大于波长的障碍物存在时仍可通过合理设计来产生聚焦效果。该方案具有设计简洁及焦点可控等优点,有望在生物医学及无损检测等场合产生广泛应用。