1 中国科学院声学研究所 海洋声学技术实验室, 北京 100190
2 北京海洋声学装备工程技术研究中心, 北京 100190
针对宽带宽波束换能器实现问题, 该文在已有换能器结构基础上提出了一种同轴对置结构实现水平径向360°的宽波束覆盖的新方法。采用有限元法对比分析了已有结构和两种对置结构换能器的发送电压响应(TVR)和指向性。结果显示, 当障板尺寸为100 mm×7 mm, 换能器和障板的对置距离为4 mm。12~19 kHz时, 新结构水平径向波束宽度为360°, 水平径向TVR＞138 dB,换能器实现了径向高TVR和宽工作带宽。
水声换能器 宽带 宽波束 全指向 声障板 underwater acoustic transducer broadband wide beam omnidirectional acoustic baffle
1 中国科学院 声学研究所, 北京 100190
2 中国科学院大学 物理科学学院, 北京 100190
3 北京市海洋声学装备工程技术研究中心, 北京 100190
圆管型换能器是水声中常见的一种发射换能器。为拓展工作频带, 工程上可通过改进电端, 将压电圆管与密绕线圈相串联来激发电路谐振,从而增加带宽, 但有限元仿真中压电元件和电磁线圈无法直接耦合在一起。因此,针对圆管-线圈耦合换能器的仿真分析难度较大,该文提出了一种压电-电磁混合有限元仿真方法, 通过在压电模型中增加电路接口, 利用电磁仿真提取线圈的电感和电阻值, 并赋予电路接口中相应元件, 使压电元件和电磁线圈耦合在一起, 进而实现整体性能仿真分析。仿真与实测结果显示二者物理规律相吻合, 验证了所提出仿真方法的有效性。
水声换能器 圆管型换能器 宽带换能器 电磁线圈 有限元仿真 underwater acoustic transducer tubular transducer broadband transducer electromagnetic coil finite element simulation
西安交通大学, 电子陶瓷与器件教育部重点实验室, 西安 710049
压电单晶复合材料具有高压电常数、高机电耦合系数和高水声优值的优点, 是制备下一代高性能水声换能器的关键材料。不同类型水声换能器对压电材料的性能要求不同, 如何根据器件的具体应用需求, 对压电单晶复合材料的结构和性能进行设计具有重要的意义。为了能够准确选取压电单晶复合材料中压电相与聚合物相两相材料特性、体积分数、宽高比等参数, 本文提出了一种将解析模型与数值模型相结合的综合设计方法。实验结果证实, 该方法可以准确高效地预测1-3型压电单晶复合材料的振动模态及宏观等效性能参数, 实现以器件性能为指导的压电单晶复合材料设计。
压电单晶复合材料 解析模型 数值模型 水声换能器 piezoelectric single crystal composite analytical model numerical model underwater acoustic transducer
1 合肥学院先进制造工程学院, 安徽 合肥 230601
2 齐鲁工业大学(山东省科学院), 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250103
为了检测金属材料生产、使用过程中的厚度损失及表面裂缝损伤,对比分析了激光干涉仪和电磁超声换能器(EMAT)对金属激光超声信号探测的准确度和实用性。采用激光干涉仪表面波信号与纵波信号相结合的方法探测了铝板厚度,并根据背面纵波信号测量了铝板表面裂痕缺陷深度;采用EMAT表面波信号确定铝板裂痕缺陷的位置,纵波信号确定铝板的厚度。结果表明,相比激光干涉仪的复杂激光超声信号接收光路,EMAT铝板测厚及裂痕缺陷位置检测的误差均在4%以下,且裂痕缺陷位置的预测值不会随着表面裂痕缺陷深度的减小而增加。可见,采用激光超声与电磁超声相结合的方法可有效地降低检测条件的复杂性,提高激光超声的实用性。
测量 激光超声 电磁超声 无损检测 测厚 缺陷
1 山东省科学院激光研究所, 山东 济南 250014
2 山东省无损检测技术与工程研究中心, 山东 济南 250014
采用自主研发的激光声磁检测系统对钢轨疲劳损伤进行了无损检测研究。选择含有不同尺寸的表面裂纹和表面竖直孔的人工伤钢轨作为检测对象，进行了测试分析。结果表明,缺陷信号的幅度随缺陷深度的增加而增大。为了抑制检测过程中噪声对检测结果的影响，采用Matlab设计软阈值小波去噪算法并对信号进行处理，信噪比提高了12 dB以上。研究结果为激光声磁检测技术在钢轨无损检测工程领域的应用提供了一定的参考。
测量 激光超声 电磁超声换能器 钢轨损伤 小波阈值技术 中国激光
2014, 41(s1): s108008
1 山东省科学院, 山东 济南 250014
2 山东省无损检测工程技术研究中心, 山东 济南 250014
采用基于软阈值的小波滤波技术对激光电磁超声检测过程中噪声抑制进行了研究。选择在6016铝板表面裂纹的超声检测信号作为信号处理对象，采用Matlab软件设计软阈值小波去噪算法并对信号进行处理，结果表明该技术在激光电磁超声工程应用领域中具有良好的前景。
激光技术 激光超声 电磁超声 无损检测 小波 软阈值 光学学报
2014, 34(s1): s112006
海军工程大学电子工程学院, 湖北 武汉 430033
提出了一种新的应用于低频声传感领域的强度调制型光纤传感器理论模型。该模型使用了单模光纤来传输和接收光信号，使用了C-lens光学透镜实现光准直作用，讨论了光在准直透镜中的传播规律，利用准直器耦合损耗相对角度变化最为敏感的特征实现光强调制。强度型光纤传感器采用微电机系统(MEMS)结构的压力振动膜片拾取振动位移，通过分析施加在膜片上压力的变化得到影响光纤低频声传感器灵敏度的相关参数。仿真结果表明，选择合适的参数可以使传感器的灵敏度较传统方法有量级的提高，实验结果也说明了理论建模的可行性。
光纤光学 声传感器 C-lens准直器 微电机系统 中国激光
2013, 40(10): 1005007
