基于互易原理的聚焦聲場(chǎng)與聚焦換能器校準(zhǔn)技術(shù)的研究.pdf

1、如何能簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確地測(cè)量聚焦聲場(chǎng)聲功率和實(shí)現(xiàn)聚焦換能器與水聽(tīng)器的互易校準(zhǔn)都成為目前急需解決的難題。本實(shí)驗(yàn)室首次利用平面波互易原理測(cè)量平面波超聲功率，通過(guò)與IEC推薦的輻射力法的實(shí)驗(yàn)結(jié)果比較，取得了良好的一致性，為聚焦聲場(chǎng)聲功率的測(cè)量提供了理論和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。本論文在國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，利用本實(shí)驗(yàn)室在球面聚焦聲場(chǎng)互易原理和互易校準(zhǔn)的領(lǐng)先研究?jī)?yōu)勢(shì)，深入進(jìn)行了互易原理在聚焦聲場(chǎng)及聚焦換能器校準(zhǔn)技術(shù)的研究，進(jìn)一步發(fā)展了球面聚焦換能器的互易校準(zhǔn)

2、技術(shù)及其應(yīng)用，并開(kāi)展了互易原理用于柱面聚焦換能器聚焦超聲場(chǎng)的研究。本論文的主要研究?jī)?nèi)容為： 1、以平面波聲場(chǎng)互易原理為基礎(chǔ)，詳細(xì)分析了聚焦聲場(chǎng)中互易原理與平面波互易原理的不同之處，采用平面波互易法測(cè)量了平面換能器的聲功率，將結(jié)果與輻射力法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)比較。首次應(yīng)用互易原理研究球面聚焦聲場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了二種空氣背襯球面聚焦換能器的聲功率測(cè)量。在相同實(shí)驗(yàn)條件下與輻射力法的測(cè)量比較結(jié)果表明：聚焦聲場(chǎng)互易法與國(guó)際上首選的輻射力法測(cè)量聚焦換能器的

3、輻射聲功率具有良好的一致性。用實(shí)驗(yàn)證明球面聚焦換能器互易原理及其校準(zhǔn)方法、互易法測(cè)量聲功率的正確性。 2、首次從理論上推導(dǎo)計(jì)算了柱面聚焦聲場(chǎng)互易常數(shù)和柱面波衍射修正系數(shù)，定義了柱面聚焦換能器的焦線發(fā)射電壓響應(yīng)和電流響應(yīng)參數(shù)，據(jù)此測(cè)量和計(jì)算了柱面聚焦換能器輻射聲功率，實(shí)現(xiàn)了柱面聚焦換能器的互易校準(zhǔn)。 3、在球面聚焦聲場(chǎng)互易法的基礎(chǔ)上，利用球面聚焦換能器的聲源聚焦增益，由發(fā)射球面處的平均聲壓導(dǎo)出了焦點(diǎn)聲壓，計(jì)算測(cè)量了球面聚焦

4、換能器的“焦點(diǎn)發(fā)射響應(yīng)”新參數(shù)，并對(duì)焦點(diǎn)處水聽(tīng)器表面聲壓的空間平均效應(yīng)進(jìn)行了理論修正，首次實(shí)現(xiàn)了球面聚焦聲場(chǎng)中水聽(tīng)器的互易校準(zhǔn)。通過(guò)與平面波互易法的校準(zhǔn)比對(duì)，結(jié)果符合較好。證明了該方法校準(zhǔn)水聽(tīng)器的可行性和正確性。同時(shí)首次提出寬帶脈沖頻譜分析互易法。采用寬頻帶脈沖信號(hào)源激勵(lì)球面聚焦換能器或平面活塞換能器，應(yīng)用加窗的FFT方法對(duì)測(cè)量得到的第一回波電壓、短路電流以及水聽(tīng)器輸出端電壓信號(hào)進(jìn)行頻譜分析，給出了水聽(tīng)器靈敏度的頻率響應(yīng)表達(dá)式，設(shè)計(jì)了一