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《北京化工大学》 2012年
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超声声场参数测量系统的研究

冯延强  
【摘要】:超声声场参数的准确测量,能够为超声设备在医疗诊断、工业超声无损探伤等各个领域的安全有效使用提供可靠依据。目前,超声声场参数测量中主要以水听器为接收换能器。本文针对在基于水听器法换能器特性评价及声场参数测量过程中,直接影响测量结果的两大因素:水听器自身声压灵敏度和声场空间水听器测量定位系统进行了研究,并在此基础上对工业超声无损探伤探头的声场特性参数进行了实例测量。主要工作有: 1、在水听器声压灵敏度测量中,针对两换能器互易法测量中衍射效应、平均效应以及环境因素等影响因子进行了研究分析。实测了辅助换能器自易性、有效直径以及水介质环境等测量条件因素的影响。针对衍射效应及平均效应的修正因子G c进行了Fay经验数据和理论仿真结果的对比分析研究。在对英国PA针状水听器声压灵敏度的实测中表明:在0.5MHz至15MHz频率范围内的直接测量结果随着频率的增加逐渐远离真实值。在10MHz至15MHz时甚至不能进入真实值的不确定度范围;在对修正因子进行相关研究修正后修正结果在0.5MHz~15MHz范围内完全符合真实值的测量不确定度。 2、为了在声场参数测量中准确定位声场中有效位置,建立了基于步进电机驱动的三维自动扫描系统。三维空间扫描时采用矩形遍历方法进行平面扫描及有效位置的信号采集。为了直观真实的感知声场空间声压分布信息,对空间扫描结果采取实时可视化处理,达到空间准确定位的同时,实时观测声场空间声压分布的信息。 3、使用建立的该套空间扫描系统,针对工业超声无损探伤检验(NDT)探头的特性参数和其产生的空间声场声压分布特性进行了实测。在利用脉冲回波法测量出探头频率响应的基础上,测量声场参数时,分析比较了球靶反射法与水听器法两种方法,为了减少探头本身接收带宽的限制,以及球靶反射体尺寸引入平均效应的影响,实验中采用水听器法代替球靶反射法,并利用已建立的空间三维扫描定位系统,使声场参数测量可操作性有很大改进,可视化技术的使用,也使的测量结果更加直观可靠。
【学位授予单位】:北京化工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TB565.1

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【参考文献】
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