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声学应用中的若干问题研究

程建政  
【摘要】:本文对声学应用中的几个问题进行了研究。 1) 对近场声全息成像的基本原理进行了介绍,分析了其成像分辨率以及不同因素对成像的影响,并利用近场全息成像的方法,对编磬的振动进行了研究,得到单音磬、双音磬在不同谐频下的振动模式。研究表明:(a)单音磬在基频激励时,在磬的中部,即两段的弯曲交接处振动最强,两端的振动较弱,且与交接处振动反向,此振模与矩形板的(0,2)弯曲振模大致相似。(b)单音磬在二次谐频激励时,在磬的两端振动最强,在中间位置存在一峰值较小的振动,与磬的激励端一起形成长度方向的振动,而在磬的宽端存在峰值较大的反向振动,即相对长度方向的扭曲振动。(c)对于双音磬,尽管其两个激励点位置不同,并且频率也存在差别,但它们的振模形状极其相似,均呈现出中间振幅最大,两端振幅较中间小,且与中间反向。 2) 对镈钟的不同谐音和音高的时变规律的研究表明,由于高频成分的较快衰减,其辐射信号的瞬时平均频率由220Hz下降到160Hz附近,最后在160Hz-170Hz之间缓慢变化,因而该钟的实际音高在160Hz左右,而不是设计音高68Hz。产生偏差的原因主要是由于高频信号,特别是222Hz的频率成分衰减不够快,声音过渡到频率为68Hz的纯音所需时间过长,或者根本无法过渡到纯音。对镈钟振动模式的研究表明,在正鼓激励时,不仅激起(2,0)a模式的振动,而且激起较强的(3,0)模式。由于(3,0)模式的振动较长时间的存在,镈钟敲击后过渡到纯音的时间较长,或者不能过渡到纯音,因而设计时的低音钟往往不能产生真正的低音。同时由于钟的余音太长,演奏时存在一定困难。 3) 针对超声检测信噪比低的问题,进行了小波变换提高信噪比的研究。结果表明,利用小波滤波和小波系数的门限化处理,能有效改善信噪比,提高信号的检出率,识别材料内部的缺陷。根据C-scan图像的形成过程,利用Wiener滤波去卷积处理进行提高图像横向分辨率研究。研究表明,通过去卷积处理,图像横向分辨率得到了提高。


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