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2008年全国声学学术会议

2008年全国声学学术会议

  • 召开年：2008
  • 召开地：上海
  • 出版时间： 2008-10-21

主办单位：中国声学学会

会议文集：2008年全国声学学术会议论文集

会议论文

热门论文

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共276条结果
  • 摘要：从上个世纪中叶以来,周期结构中的波动问题逐渐成为研究的热点。近年来,周期结构声波导几何参数对其谱带结构的影响也得到了深入研究。本文通过对周期结构声波导中的频带结构的分析,着重阐述波导管壁起伏较大时一阶模式对其零阶Bragg禁带的影响。
  • 摘要：声波是海水中唯一有效进行远程信息传递的载体。由于海洋勘探、海洋开发和海疆保卫的需要，因而水声学受到各主要海洋国家的重视。现代水声学研究的发展，迄今已有近百年的历史，我国大规模的水声学研究，也已进行了五十多年。但由于种种原因，在我国对水声物理领域的研究，多年来仅限于少数单位有限的人员。国际上以美国和前苏联对水声学的研究最为广泛深入，现以美国的水声学研究为例就水声学的研究进行统计，分析会议论文篇数分布情况，可以看出其研究涉及领域的广泛。
  • 摘要：从小至每个家庭厨房用的不粘锅到大至超音速战斗机的保护层都大量用到各种涂层，涂层工业的年产值可能达上千亿美元。用功能梯度化概念设计的涂层，其耐磨、耐热和耐腐蚀性能将大大提高，这样的产品增值效果非常明显。本文研究功能梯度涂层在柱形空腔上的表面波频散特性，为其超声无损评估探索可行的方法。
  • 摘要：功能梯度材料(Functionally Graded Materials，简称FGMs)板是一种新型的复合材料。在制备过程中，根据其使用要求，沿厚度方向连续地改变材料的各组分含量和微观结构，使材料常数呈现出梯度变化，从而使其性质和功能沿厚度方向呈梯度变化。本文在一块厚约6毫米的波阻抗梯度飞片观察到了激光激发出的直达纵波和横波。理论上将激光线源等效成理想的瞬态力源，数值求解瞬态位移场进行，得到了和实验较一致的结果。
  • 摘要：功能梯度材料是一种新型复合材料，其材料常数和性能随着厚度呈现为梯度变化。由于该种材料具有较高的机械性能、耐高温性能等优点，所以它被广泛的应用于航空航天、生物医学、电子材料、核能等领域。鉴于该种材料有着广泛的应用，有必要对其进行无损检测。激光超声技术可以作为检测手段。为了更好的利用激光超声技术对材料进行检测与评估，需要先对材料受激光激发所产生的声场进行研究。本文先用激光超声技术来研究一维圆杆中的声传播问题。
  • 摘要：在循环载荷的长期作用下，材料会发生疲劳损伤。疲劳损伤积累导致材料产生微裂纹，材料刚度和弹性模量会变化[]，进而改变管中导波的色散特性。利用超声导波无损检测方法，依据弹性模量即杨氏模量与导波色散曲线的关系，可以从色散曲线逆推杨氏模量的变化，以此作为评价管材疲劳的一种指标。但导波色散方程的强非线性导致逆推十分困难，不能在色散曲线上任意取点条件下满足逆推。另外，实验拾取色散曲线不精确，利用时频分析或二维FFT对实验获取的导波信号进行处理精度均有限。这些问题导致直接利用杨氏模量作为评价指标不合适。但杨氏模量的变化也会反映在其它物理图像的变化上。利用这些物理图像作为评价材料疲劳的指标可能比直接用杨模量更合适。本文从能量在导波模式和频域的分布出发，探索评价管材疲劳的指标。
  • 摘要：共振声谱法最早曾用作测量流体的声速和衰减。Harries等曾致力于利用共振声谱法测量低频岩石声学特性，并取得了重要进展:Mehl等人就曾将该方法用于测量不同谐振结构体内流体的声速和衰减，并且取得了非常满意的效果。在军事领域，国外曾将该方法用于核容器安全监测和化学武器核查。本文研究该技术用于一般的结构状态监测。rn 利用共振声谱法对圆柱形封闭结构体进行检测的原理为:通过对封闭结构体施加一扫频激励信号(稳态法)或一定带宽的激励信号(瞬态法)，使封闭结构体产生振动，其中必有某一频率使得结构体振动最强〔共振)，记录此频率及对应的振动幅度即可得到所需要的封闭结构体的共振频率和共振幅度。通过考察结构体内部部件的连接松动或材质改变时的共振频率变化达到检测的目的。rn 稳态法采用恒定幅度的正弦波进行频率扫描，得出的共振频率有较高的准确度，对于共振频率的分辨能力强，但测量时间稍长。而瞬态法测量速度非常快，在一般冲击力函数激振下，其不同频率下的激励强度不一致，所以在识别共振声谱的共振频率时难度加大。
  • 摘要：近年来，激光超声导波技术越来越多地被用于检测双层复合板粘结层特性，是一种十分有效的手段。Chimenti回顾了超声导波技术在粘结板粘结特性检测中的应用;Challis等人将神经网络技术用于粘结特性的研究:Heller应用了二维傅里叶变换研究弱界面粘结特性。在激光激发复合板导波的理论模型研究方面，Cheng等人使用了本征函数展开法，模拟各向同性和各向异性薄板材料中的瞬态激光超声导波。 本文综合小波变换预处理和神经网络技术，提出了直接通过导波的瞬态波形来评价双层复合板粘结层特性的方法。小波变换技术用以提取激光激发瞬态导波的特征，降低数据冗余。简化网络结构，提高网络运行效率。在前人部分研究成果的基础上，本文中提出了改进的神经网络模型，与传统的BP网络相比，在网络构建、算法精度、训练速度、收敛性和可维护性等方面均有较大的改善。rn 为证实该评价方法的可靠性，结合数值模拟，本文制备了与理论模型相对应的双层复合粘结板样品。基于激光激发接收实验系统，所测得的实验波形作为验证网络性能的样本数据。测试样本被正确归类，证明了该评价方法的准确性及分类标准的合理性，为进一步的工业应用莫定了基础。
  • 摘要：温度延迟系数(TCD)是声表面波器件的一个重要参数。然而，大多数常见的压电材料，如铌酸锂、钽酸锂等，都具有较大的正TCD。层状结构是解决温度补偿问题的基本的方法之一。在一些层状结构中，比如SiO2/ZnO/Diamond/Si，SiO2/LiNbO3，SiO2/LiTaO3，AIN/Si，AIN/Al2O3甚至实现了零TCD。非晶态SiO2和单晶AIN薄膜都具有负温度系数。本文研究了非晶态Te0/1280°LiNb03和非晶态TeO2/36°Y-X LiTa03复合结构。研究发现，非晶态TeO2/128°LiNb03结构中模式耦合严重，限制了它的应用价值。非晶态36°Y-X LiTa03中传播的是横向表面声波。发现在该结构中，二阶模式的K2高达8。61%。这比LiTa03单晶基板的4。7%要高很多，并且二阶模式和其它模式的祸合很弱，并且当Te02膜厚很薄时，就可以实现零TCD。这使得此种结构在工艺上更容易实现。
  • 摘要：本文介绍了采用超声脉冲反射方式用于钢板内部细小夹杂(渣)检测时检测装置系统常用技术指标选取和样品加工的关系，并采用加工细小灵敏度试块的方式对系统灵敏度进行调整，在此基础上对夹杂(渣)的钢板样品进行了在检查面的C扫查试验，最后通过解剖对检查结果进行了验证，结果表明了这种钢板内部夹杂(渣)评价方式的有效性。
  • 摘要：在超声作用下，液体中微气泡核被激活并产生脉动，表现为膨胀，收缩和崩溃等动力学过程。当声压足够大时，由于声空化效应，泡核在液体中会产生高温高压，并发生声化学反应。Feng等发现随着超声强度的增加，声化学反应经历三个阶段:首先迅速增大并达到饱和，然后迅速下降，随着声强的增加再缓慢增大。本文利用气泡动力学观察声化学反应过程，结果表明泡内温度随着声压的增大分为三个阶段，先是非线型增加，达到一个极大值后迅速下降，随后再缓慢上升。与已发表的实验观测结果相一致。
  • 摘要：消费类电子产品和个人通讯系统市场的快速扩张，引起了对无线通信系统(如掌上电脑、手机、导航系统、卫星通信以及各种数据通信)的极大需求。制备高性能、小尺寸、低成本的单芯片射频系统成为目前研究的一个热点。薄膜体声波谐振器(Film Bulk Acoustic Resonator，FBAR)是最近几年来研究很热的一种采用MEMS技术实现的射频谐振器。本文主要研制了一种谐振频率高达2。17GHx的射频薄膜体声波谐振器，其尺寸为1。2×1。2×0。3mm3，Q值达到972。
  • 摘要：目前HIFU治疗大多采用多晶元的大换能器，由计算机控制进行点线扫描，由不连续的损伤点形成一个损伤区域。这种不连续的定位和缓慢的冷却过程使得治疗时间较长。本文提出采用换能器连续扫描方式，使焦点连续移动，从而产生所需形式的损伤，使治疗快速，且治疗时HIFU强度降低。
  • 摘要：随着多层复合材料在材料工业(如碳纤维材料、玻璃纤维等)、航空工业、医疗事业及其他民用工业的大量应用，为保证材料使用的长期性与安全性，对复合材料进行无损伤的检测成了必不可少的重要的工作。而复合材料的可靠性主要取决于黏结界面的质量，界面上微弱黏结部分可能就是整个设备失效的引发点，隐藏着潜在的危险，因此界面黏接状态的评估技术也就成了当前研究的热点。通常对材料、设备部件的无损检测是用线性声学的方法，但要描绘出复合材料界面的钻结力分布状况非常困难，其难点是界面的勃结力与界面存在微细的裂纹或缺陷密切相关，钻结层固化的过程中形成的微裂纹的尺度应在微米，甚至纳米量级，要GHz的声波才能检测到，而且千兆频率的传播衰减使它只能局限在表面或亚表面检测。还有一个问题是评估固体界面茹结力并非单纯的微裂纹检测，而是勃结力受微裂纹影响后的变化。利用接触声非线性参量来评估复合材料深层处界面上勃结力的分布是本文的成功所在。
  • 摘要：管道在能源输送中占有重要地位，已经成为原油、成品油和天然气的主要输送手段。由于受老化腐蚀、地质灾害、第三方非法开挖以及打孔盗油等因素的影响，管道的运行存在安全隐患。尤其是成品油、天然气管道，运行压力高，挥发性大，一旦泄漏，极易发生危险。这就需要在泄漏发生是及时、准确的发现泄漏点，采取必要的处理措施。目前，管道的在线监侧方法主要有:质量体积平衡法，统计决策法，负压波法，音波法，光纤传感器法。质量体积平衡法和统计决策法基于特定算法，不需要加装额外的传感器，仅适用于大流量的泄漏。负压波法在原油管道上普遍应用，由十检测的是静态绝对压力，对小流量泄漏不敏感。光纤传感器法技术不够成熟，在国内没有成功的应用案例。音波法与负压波法一样，只是这种方法检测的是动态压力变化而不是静态压力，检测灵敏度高，能够检侧小流量泄漏。
  • 摘要：随着超声技术的发展，一些新的超声技术及器件受到了广泛的关注和重视，比如功率超声中的金属成形和金属拉管、拉丝以及一些振动控制领域，常要求径向振动或在径向产生扭转的振动模式。文献[1]利用矩阵法对阶梯形、锥形、指数形的轴对称薄圆盘的径向和扭转振动做了一个较为系统的分析，但计算结果教为复杂，且未对结果做一个系统的分析。本文采用等效电路法，对锥形截面变幅器的扭转振动的共振频率及放大系数作了一个较为系统的研究。
  • 摘要：本文所介绍的超声相控阵检测系统包含16个独立收发的通道，这些独立通道通过16个高压开关阵列与128阵元的超声换能器相连接。系统工作时由FPGA对超声波的发射和接收进行相位控制，同时各独立通道经由高压开关阵列在128个阵元中切换，从而实现相控阵系统的聚焦、扫描。我们采用该系统进行了一系列实验，研究了延时处理和波束合成等相控阵技术，取得了很好的试验效果。
  • 摘要：近年来，迅速发展扩大的现代无线通信市场呼唤着一种新兴的技术和器件，来满足RF系统更微型化，低功耗，高Q值，工作在1GHz至10GHz的性能需求。FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator)具备低功耗，低插损，小体积等众多优点，是目前唯一有望与CMOS工艺兼容和集成的射频滤波器技术。本文使用传输矩阵法推导了FBAR的输入阻抗，并就各层不同的材料尺寸对FBAR的性能影响进行探讨。结果表明，各层物理属性决定着整个FBAR的性能，是实际制备过程中工作频率调整的理论依据。
  • 摘要：管道承担着油气等重要能源物资的运输任务，被誉为国民经济的动脉。近年来，由于非法机械挖掘、打孔盗油以及各种自然灾害和管道腐蚀所造成泄漏事件的日益增多，中国石油管道的安全运营受到了严重的考验。因此需要研究一种管道实时监测技术，保障管线安全运行。 随着中国油气长输管网的建设，管道的安全问题也越来越突出，打孔盗油、非法开挖等第三方破坏严重的威胁了油气管道的安全运营。管道声波预等系统可以实现对管道第三方破坏的实时监铡，对管道威胁事件进行提前预苦。保护管道的安全运行。目前管道声波预誉系统已经成功的应用于中国石油的多条原油、成品油管道，实现了对管道每周7天，甸天24小时的不间断监控及预警。
  • 摘要：研究固体柱状分层介质中导波的传播特性具有重要的意义，如重大工程中为防止山体滑坡和岩石基础破碎而大量使用的锚杆，采用声学方法对锚杆锚固质量进行检测就是一个固体柱状分层模型中的声传播问题。关于柱状分层介质中导波传播特性方面的研究工作并不多见，而且大都集中在导波的频散特性分析上，忽略了导波激发强度的重要性。本文从导波频散和激发强度特性上研究了固体柱状分层介质中各导波模式的基本规律，得到了很有意义的结果。
  • 摘要：自20世纪90年代初以来，以扫描探针显微镜(SPM)特别是原子力显微镜(AFM)为代表的纳米结构的检测与表征技术的出现，标志着人类在对微观尺度的探索进入到一个全新的领域。近年来国内外又开展了新的扫描探针声显微镜(SPAM)的研究，以期实现纳米尺度上表面、亚表面及力学性质的成像。目前利用SPAM系统已取得了一些实验结果，因此需要更深入地了解SPAM的成像机理，这将有助于我们正确的操作仪器以取得更好的实验结果。为了寻找SPAM成像机理理论研究的有效途径，首先采用有限元法进行模拟探索。本文主要针对上述SPAM系统中，试样在低频超声激励下表面位移场的AKSYS模拟，分析试样表面位移场与激励频率、缺陷深度之间的关系。
  • 摘要：固—固界面波是沿固体与固体界面传播的声波。其传播特性除了受固体的力学参数影响外，还与界而的结合状态密切相关，是一种非常有潜力的粘接评价方法。韩庆邦等人讨论了固一固界面波方程的求根问题(每个根对应一种波)，并使用激光超声方法进行了激发和检测。清华大学诸国祯等人采用动态光弹方法得到冕玻璃和火玻璃中的瞬时声场照片。
  • 摘要：水声通信利用声波以水为媒介传输信息。声波传播速率相对较低，在传播过程中受到界面发射经过不同的传播路径到达接收机。水声信道的多径效应具有强烈的时变、空变等特性，这是限制高速水声通信的最主要原因之一。克服多径效应对水声通信的影响一直是水声通信研究的重点之一。本研究通过码头实验，验证基于多径分离的通信方法是可行的。在20m近距离的多径信道中，成功实现多径分离，并且达到0.56bit/Hz的带宽利用率，从原理上验证这种通信方法，给未来的高速水声通信研究奠定基础。
  • 摘要：近场聚焦波束形成原理是将一定几何形状排列的多元阵各阵元接收信号经过适当的处理(例如延时、加权、求和等)形成空间指向性。这时点目标源信号球面波，对各阵元接收信号按球面波扩展进行相移补偿，当补偿到目标源位置处时，各阵元接收信号形成同相叠加，出现"聚焦"点。当频率一定时，为提高基阵的分辨率，一般需采用增大基阵孔径的方法，而这种方法又受到了实际工程应用的限制。本文提出了最小二乘估计的矢量阵近场虚拟聚焦算法，使基阵孔径在虚拟意义上得到扩大，提高基阵对声源定位的精度，且克服声压阵的左右弦模糊。
  • 摘要：随着软件无线电的兴起与发展，军事电子信息系统中的雷达领域出现了软件化雷达的提法，水声系统中的雷达领域出现了软件化雷达的提法，水声领域也开始关注软件声纳。软件声纳系统中，采用一个独立模块来统一管理和协调所有阵列传感器的实时数据流及各终端的应用请求，我们把这个模块称之为实时数据流管理中间件。与一般网络数据形式不同，各传感器采集的声纳数据流是指一系列有序点组成的序列，是实时的、连续的、有序的数据序列。通常的处理方式是以固定次序对序列中的数据进行线性扫描，由于数据频繁的变化，一般只能对数据进行一次读取。由于数据对象查询方式的显著变化，需要一种新的数据模型和查询检索规范来分析和管理数据流信息，于是数据流管理系统(DSMS)就应运而生。本文主要分析了声纳数据流的特征，在此基础上给出了一个实时声纳数据流管理系统RealData Stream，并详细介绍了RealData Stream的体系结构及查询策略，最后给出仿真验证。
  • 摘要：现有被动声纳中的传统波束形成器受到瑞利限的限制无法分辨单个波束内靠的近的多目标[]。MUSIC等高分辨算法[2]通过子空间划分实现了目标方位精细估计，但前提是需要准确的源数目，同时对信噪比变化比较敏感，而且无法在估计目标方位的同时恢复出目标源信号波形。本文提出一种波束域盲源分离与MUSIC算法相融合的方位估计算法。波束域盲源分离使得波束形成与盲源分离的优点可互相结合，利用波束域盲源分离解混矩阵与波束转换矩阵重构后的阵元域信号，比原始阵元域信号要“干净”。通过ICS声纳模拟器试验数据分析验证了本文算法在同等条件下的优越性能。
  • 摘要：文献表明，水平阵在50倍波长的范围内，接收阵尺度越大，定位精度越高。但是增大水平阵尺度，必将增大系统成本，且实现起来也很困难。而被动合成孔径技术通过拖曳运动增加接收阵的有效孔径，即用小阵列处理后能够获得长阵列同样的性能。目前扩展拖曳阵孔径主要有三种重要算法:扩展拖曳阵尺寸算法(ETAM)，最大似然估计方法(MLE)，基于合成孔径的FFT算法(FFTSA)。本文利用ETAM思路，在波束域代替其在孔径域上进行相位修正和相干加和，最终实现孔径合成。仿真结果表明，对两个不同频率的信号源，本文方法(METAM)比原始ETAM方法具有好的方位估计性能。
  • 摘要：语音信号的采集和传输在语音通信等领域有着广泛的应用，在很多场合下需要对声源进行声音信号的采集、传输和分析。如监测某栋大楼的各个房间的声音信号，检测工厂车间的噪声情况等等，这些应用往往具有信息采集量大，声源位置比较分散等特点，给监测和传输带来一定的困难。本文设计了基于以太网络接口的数字化网络麦克风系统，采用PIC24FJ128A010做主控芯片，ENC28J60作为以太网络接入芯片，两者通过片上自带的SPI接口相连接。该麦克风系统实现了基于以太网络的语音信号的通信。相对于其他方案，该系统更为精简。
  • 摘要：近年来，伴随着声纳设备专用性、复杂度的上升，数字信号处理系统的模块化以及接口标准化已成为一种趋势。一个完整的数字信号处理系统一般包括采集模块、数字信号处理模块(DSP模块)以及显控模块。为了降低整体研发成本，许多采集设备的干端部分和显控设备都采用工控PC机作为载体，由此DSP模块与PC的通讯能力与效率也就逐渐成为影响信号处理性能的重要因素。本文设计了一个应用在数字信号处理模块中的USB2。0接口，通过与FPGA的配合，实现了数据流在数字信号处理模块中的高速、稳定传输。该设计己经成功地应用在水声信道匹配的相关海洋实验中。经过实际测试，稳定传输速率在4MB/s完全可以适应海上的恶劣环境并满足信号处理所需。
  • 摘要：目前，水声通信领域研究的热点主要集中在提高通信速率、作用距离和通信质量等方面，对发射功率约束条件下的隐蔽水声通信技术的研究不够深入。在水声通信的军事应用中，过高的发射功率易于造成发射平台的暴露，失去水下作战的隐蔽优势，因此，对隐蔽水声通信技术的研究是很有必要的。本文研究了积极、消极两类隐蔽水声通信信道容量的估计方法，研究表明，尽管受到了发射平台隐蔽的约束，通信设备仍可以有效地完成通信任务，不必也不应为了隐蔽而放弃通信;本文侧重方法研究，因此研究中采用了时不变的传播模型及其他便于研究的假设，实用中可根据具体条件进一步深入研究。
  • 摘要：对同一目标噪声信号，可以有多种特征提取方法，不同的方法提取的特征矢量对目标的判别结果可能不同，特征融合的目标识别就是把这些不同的特征矢量融合起来，使对目标的判别的可信度增加。决策级融合是对每个信息源获得的属性信息分别进行特征提取和属性判决，然后将多属性判决进行融合，以获得目标的最终属性判决。
  • 摘要：长骨损伤是临床上的常见病症，应用超声导波来评价损伤情况已成为了近年来研究的热点课题。有限元方法(FEM)已应用于骨质状况的评价。但是FEM存在着要对整个空间进行数值计算导致计算量较大的缺点。本文提出用混合边界元方法〔HBEM)来模拟超声导波在长骨损伤(裂纹)处的反射与透射情况。针对某些裂纹情况，对导波通过裂纹后的反射与透射系数进行理论数值仿真进而初步分析和探索导波敏感频率以及反射与透射敏感模式。
  • 摘要：骨质疏松症是一种骨强度下降引起的骨骼疾病，目前全世界超过2亿人患有骨质疏松。骨强度下降的具体特征有骨量下降及骨结构退化等。目前，松质骨成像的常用技术包括双能X射线(DEXA)和定量计算机断层成像(QCT)等，但这些成像手段价格昂贵，并且有辐射副作用，不适合频繁诊断。本文的目的是基于超声背散射法，研究使用高频(10MHz）超声探头实现松质骨超声背散射频移参数成像的可行性，以及其评价松质骨状况的作用。
  • 摘要：电磁声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer，简称 EMAT)能够在被测金属工件中激发和接收超声波，可用于无损探伤。它的特点是非接触式检测，具有无需声耦合剂、重复测量性好、适用场合多等独特优势，因而电磁声无损检测技术已越来越受到广大无损检测研究人员们的关注。ANSYS作为一个功能强大的有限元分析软件，可支持多种物理场分析，并能完成多物理场之间的拙合计算。本文首次将ANSYS应用于电磁声换能器辐射声场的分析上，利用ANSYS的偶合场分析功能，将电磁场和结构力场迸行祸合，得到线圈在试块表面感生的涡流分布，电磁力分布以及试块内应力、应变和位移的分布情况。
  • 摘要：超声检测技术作为无损检测技术的重要手段之一，在其发展过程中起着重要的作用。它提供了评价固体材料的微观组织及相关力学性能、检测其微观和宏观不连续性的有效通用方法。由于其信号的高频特性，超声波检测早期仅使用模拟信号进行分析，需要通过有经验的无损检测人员对信号进行人工分析才能得出正确的结论。但是，由于受到高速A/D和高速存储技术的限制，这些设备也仅停留在较低频段的信号处理上。rn 因此，如何对高速A/D技术、大容量缓冲技术进行研究，并应用到超声波检测的工程需要上去，是一项具有现实意义的课题。FPGA以其高集成度，高速，高可靠性等明显特点为数字系统设计带来了极大的灵活性。因此，本文提出了一种基于FPGA的超声检测系统的典型设计方案，并从系统的硬件设计，电路实现以及它的工作时序几个方面来说明了系统的工作过程。
  • 摘要：声成像是利用声波更"直观"地观察和研究物质结构和特性的成像技术，与光学成像技术相比，声成像技术有两个显著的特点。一个是利用声成像，不仅可得到材料的表面像，还可以实现不透明材料的内部成像。另一个是声成像得到的是力学像，反映的是材料的声学性质。扫描电子声显微术(SEAM)和扫描探针声显微术([SPAM)是两种新的近场成像技术，它们可以突破远场成像中像分辨力的波长限制，在通常的几十～几百KHz的超声频率范围内，实现分辨力高达亚微米和纳米的声成像，为研究材料微区结构和特性提供了新的有效手段。rn 本文将对SEAM和SPAM系统的成像原理和实验结果作简单的介绍。
  • 摘要：对于切变模量极小的软媒质，理论与实验已证明了气泡的存在会导致强非线性效应的出现。在实际情况中，气泡振动行为受到诸多效应的影响，如媒质的粘弹性、气泡壁上的表面张力、气泡周围存在的包膜以及媒质周围的环境压力等。所有这些效应均改变着气泡的振动状态，从而对含气泡软媒质的声学特性造成显著的影响。因此，提出一种可正确描述这些效应对此类媒质非线性的影响的理论方法显得尤为重要。本文基于Zabolotskaya等人的气泡动力学模型，提出了含气泡软媒质适用的等效媒质方法，导出了描述三维情形下基波与二次谐波的传播特性的方程，可有效计及上述各种效应的影响作用，通过在不同情况下与现有理论进行比较，证明了该方法在计算含气泡软媒质等效声参量方面的正确性及必要性。
  • 摘要：水下数字通信技术是当代海洋资源开发和海洋环境立体监测系统中的重要技术组成部分，也是我国海洋高技术急待研究开发的项目之一。由于出海试验极大地耗费了人力、物力和财力，应用计算机进行仿真研究日益受到人们的重视，本文围绕水下数字通信系统，紧密结合现有的实际装备开展计算机仿真实验，为各种盲辨识及均衡算法的应用和研究提供了一个可靠的平台。
  • 摘要：常规波束形成器对不同频率信号所形成的空间滤波器形状不同。当目标信号出现在非波束指向方向上时，波束输出信号就会出现线性失真，给后续的信号接收和测向引入误差。本文利用频域恒定束宽波束形成器的输出，结合波束比幅测向法，估计宽带信号的到达方位，并通过计算机仿真和基于常规波束形成器输出的波束比幅测向法作比较。仿真结果表明，本文方法比后者具有更小的方位估计误差。
  • 摘要：传统的波浪测量仪器，通常采用定点测量方式，在固定位置采集海浪特征参数，由于受到安装位置的限制，定点测波可能局限于特定位置的非典型结果。随着水下航行平台技术如AUV(Autonomous Underwater Vehicle)等的发展，利用水下航行平台搭载的测量设备并实现大范围的海洋要素测量，已经成为可能，近年来越来越受到关注和重视。仰视声纳通常是水下航行平台的基本配置，可以测量到海面波浪位移，本文首先对仰视声纳航行测波原理进行分析，然后根据随机海浪理论，提出对海面上的波浪随时间动态变化进行谱分析的方法，计算获得波高、周期、频率等信息，通过数值模拟实验证明了数据处理方法的有效性。
  • 摘要：位于空间均匀噪声场中的任意形状基阵，当阵元间距小于半波长时，其优化处理可以获得高于常规阵处理的阵增益，这就是小尺度阵的超增益特性。但是，在实际运用中，优化处理对随机误差较为灵敏，理论上的阵增益并不能真正获得。如何提高基阵波束形成器对基阵误差的稳健性已经成为一个热点问题，已经出现了如白噪声增益约束，二阶锥规划，对角加载等稳健波束形成方法。本文研究了如何从实测阵列流形获得误差的数学特征进而确定对角加载量，并针对实际情况对稳健波束形成加权向量进行了修正。针对体积阵的计算机仿真结果验证了其有效性。
  • 摘要：水声通信不同于无线电通信的最大特点是水声信道的复杂性和很高的多普勒频移。强烈的多径干扰以及时变性使得解调变得困难，通常的均衡算法和同步方法不适用于水声通信。递推最小二乘(RLS)算法对于时变信号具备快速收敛和良好的跟踪特性，反馈判决式均衡器比普通的线性均衡器具有更快的收敛速度，适于作为水下的均衡算法。本文将载波的相位偏差作为最小二乘的一个估计参数，同时进行信道的均衡和载波误差的提取，实现均衡和同步的联合进行。本文没有直接估计定时误差。而是利用分数间隔均衡器对于定时误差不敏感的特性，完成这一任务，这一方法比直接估计要简单、稳定。
  • 摘要：高功率脉冲电源产生的高压大电流在水中放电的液电效应形成能量巨大的冲击波。这种水下电火花放电脉冲在时域上具有很短的下降时间、比较窄的脉冲持续时间、较强的脉冲幅度。在频域上，脉冲具有较宽的频谱分布。水下电火花放电脉冲具有明显的非平稳特性。高阶谱分析在非高斯信号处理中有一定的优势。本文介绍高阶谱中的双谱定义，并对水下电火花放电脉冲进行双谱分析。
  • 摘要：频率规整滤波器(Warped Filter)具有非线性的频率标度，通过合适的设计可以使其标度逼近ERB或Bark等符合人耳听觉特性的标度，因此在音频和语音信号处理中得到广泛的应用。WFIR滤波器的结构比FIR滤波器复杂，因此其运算耗时要比FIR多。这要求在实际的DSP程序设计中，综合考虑滤波器的结构和DSP处理器的特点等因素，使程序尽可能的精简和高效。rn 本文以TMS32DC6DDD系列处理器为例，给出了R'FIR滤波器的主要汇编程序段代码。并且着重从以下方面考虑以提高程序的执行效率，即减少中间变量的使用，减少读取内存的次数，提高程序指令在处理器中的并行执行效率。
  • 摘要：利用平面波波束形成方法实现水下长线阵被动测向时，由于多途效应的影响，使得基于平面波假设的传统阵列测向方法空间谱峰出现分裂或偏离。方位角越接近端射方向，这种现象越显著。匹配场技术可以避免这种现象，但需要距离、角度和深度三维搜索，计算量很大。利用平面波波束形成方法实现水下长线阵声源方位估计时，多途现象导致空间谱峰出现分裂或偏离。SI利用拷贝子空间与信号子空间相交的方法有效抑制了这种现象，然而SI方法需要假设简正波阵列响应矩阵满秩且过于依赖信源个数的结果。针对以上两个问题，本文对SI算法实现进行了改进，利用SVD方法实现SI，得到较为稳定的数值解，并采用对信源数过估计的方法改善SI对源个数估计的宽容性。
  • 摘要：随着现代社会信息的全球化，非母语语音识别成为语音识别技术领域研究热点之一。非母语口音说话人的语音识别相对母语口音说话人而言，识别性能将会大幅度降低，特别是对于有着严重口音的说话人。Flege et al.指出，非母语说话人在进行目标语言发音时，可能会用说话人自身的母语发音进行替代，或者产生出有说话人母语发音特点和目标语言发音特点相结合的发音。本文介绍了混合模型状态修正算法，通过利用该方法修正基线目标语言声学模型，提高模型对非母语目标语言语音的识别性能。在该算法中，基线声学模型的每个状态都将用代表说话人母语发音特点的辅助声学模型的前二候选状态进行修正。通过模型修正，非母语语音测试集的识别性能相对提高11.7%。虽然该研究是在中文口音的英文语音识别中进行的实验，但文中的方法和结论也同样适用于其他口音的语音识别研究。
  • 摘要：粘接结构具有优越的性能，被广泛应用于各个领域。粘接强度是指粘接层单位面积上所能承受的最大破坏力，主要取决于粘接层的内聚强度和粘接界面的粘附强度。超声对粘接结构的评价大多停留在定性检测阶段，如何对粘接强度，尤其是界面粘附强度进行定量的评价，是目前无损评价领域内很具挑战性的课题。Younghouse曾对胶层厚度远小于波长(等效为单界面)的粘接板的振动特性做过详尽的讨论。本文考虑了两个界面的情况，基波与二次谐波都表现出了与文献中不同的性质，限于篇幅，只介绍二次谐波相关的结果。
  • 摘要：近年来，随着海洋开发和国防建设对水声通信需求的不断加深，水声通信技术获得快速发展。目前，水声通信领域研究的热点主要集中在提高通信速率、作用距离和通信质量等方面，但是，对发射功率约束条件下水声通信技术的研究不够深入，实际上，这方面的研究有着较强的需求背景，在民用领域，水声通信网络中某个节点的发射功率过高会对其他节点的通信造成干扰，以至无法正常通信;特别是在军用领域，过高的发射功率易于造成发射平台的暴露，失去水下作战的隐蔽优势，因此，对隐蔽水声通信技术的研究是很有必要的。本文对水声通信隐蔽性的概念、隐蔽的可能性进行了讨论，并分析了实现隐蔽通信的关键技术。
  • 摘要：海洋环境数据丰要来源两个方面，一个是数值模型计算数据，它近似地反映海洋环境场的规律;另一个就是直接观测得到的数据，虽然是对海洋温盐数据进行真实观测，但由于观测设备的局限和观测点物理量的随机变动，观测结果具有不可避免的系统误差与随机误差，两种方式获得的数据具有各自的优、缺点。数据同化的主要目的是将观测数据与理论模型结果相结合，吸收两者的优点，以取得到更接近实际的结果。盐度作为影响声传播的重要因素之一，本文对其进行了最优插值同化研究，达到了较好的同化效果。这对进一步利用有限的海洋测量数据建立足够完备的海洋水文数据库系统，具有及其重要的意义。
  • 摘要：信号通过海洋声波导传输后，在接收点的信号被失真、时间上铺开拉长。本文研究一个被动垂直接收基阵，在环境参数未知情况下，从失真后的信号中，恢复出原始发射信号的方法。
  • 摘要：随着通信、雷达、声纳等技术的发展，地面、空中信息的探测与采集技术达到了很高水平，但水下环境中的远程信息采集因信道复杂、信号衰减大等不利因素，实现起来具有相当的难度。由于水下环境中与光、电等信号相比，只有声波信号能较好地传输，因此在水中的唯一通信方式是水声技术。然而水下传输信道极其复杂，且伴随着较强的海洋噪声干扰，并且在实际应用中有价值的往往是中、高频段的水声信号，然而这些较高频率的信号在水中传输的衰减很快，因此要实现水听器采集的原始水声信号的远程无失真传输是水下远程数据采集的一个瓶颈问题。本文给出了一种由水听器采集，经压缩、加密等相关处理后利用空中的微波信道的方式传输水声数据的实现方案。该方法将水听器采集到的上限频率为lOKHz的水声信号，经微波通信设备实现视距的无失真传输，具有远距离、无失真、高速率的特点。
  • 摘要：在与文本无关的说话人识别方式下，高斯混合模型(GMM)是目前应用最为广泛和最为有效的识别方法，而对于高斯混合模型进行极大似然估计的一个很好的工具就是期望最大化(Expectation Maximization，EM)算法。然而，EM算法有个显著的缺陷，就是收敛速度比较慢，有时会收敛于局部最小值，而不能得到全局最优解，使得聚类效果受到影响。本文提出一种改进EM算法的GMM。EM算法是一种通用的方法，它能够最大似然的估计非完整数据结构集的概率分布模型的参数。本文结合高斯混合分布的重叠度改进了EM算法的GMM，并在说话人识别中进行了验证，实验证明，改进EM算法的GMM对提高识别率具有一定的作用。
  • 摘要：头相关传输函数(HRTF)定义为自由场条件下点声源到双耳的卢学传输函数，它对双耳听觉研究与虚拟听觉应用都具有重要的意义。除了实验测量外，理论计算是获得FIRTF的另一常用的方法。其中雪人模型略去了耳廓的影响，将头部和躯干分别简化为两个不同半径的球体，双耳简化为球形头部表面上相对的两点，其HRTF可采用多重散射(多极展开)的方法求解波动方程得到。本文分析刚球模型和雪人模型HRTF(包括远场和近场)的最小相位近似的准确程度，同时分析高频对最小相位特性的影响。
  • 摘要：头相关传输函数(HRTF)是自由场情况下声源到双耳的传输函数，它与生理结构密切相关，因而具有个性化特征。在虚拟听觉的应用中，为了简化信号处理，经常假定HRTF是左右对称的。但由于人的生理结构并不一定严格是左右对称的，这可能会导致HRTF出现了左右的不对称性。本研究对52名中国人受试者HRTF的左右对称性进行分析，结果表明，在f≤1.5 kHz时，HRTF是近似左右对称的;但随着频率的升高，特别是f≥5.5KHz，耳廓及头部的细微结构上的左右不对称的影响逐渐明显，使HRTF呈现左右不对称性，且该不对称性存在个性化差异。上面的分析结果具有一定的统计意义，可作为左右对称HRTF和双耳模型适用范围的一个参考。当然，这种左右不对称对听觉的影响有待进一步的实验探讨和验证。
  • 摘要：头相关传输函数(HRTF)是自由场情况下声源到双耳的传输函数。由于HRTF包含了声源定位的主要信息，将单通路信号和HRTF进行频率域相乘或时间域卷积就可以虚拟出特定空间方位的声像，所以HRTF是虚拟听觉技术的核心。现有的虚拟听觉重放系统往往采用HRTF的最小相位近似。在生成双耳虚拟声信号的过程中，为了确保最小相位近似下双耳时间差(ITD)的准确性，需要考虑双耳的最小相位HRTF函数之间的相对时间延迟。本文计算了52名受试者的双耳最小相位HRTF函数之间的相对延迟，并对其空间变化特征和计算频段进行了讨论。
  • 摘要：早期用于语音信号处理的耳蜗模型以线性模型为主，例如:Lyon和Seneff等人为代表建立的线性时不变恒Q值被动滤波器组模型等。这些模型较为简单，易于实现，被一些语音识别系统采用作为前端处理。本文考虑了舰船辐射噪声信一号的特点，对耳蜗模型进行适应性处理，模拟了耳蜗的主要生理特性，与实验数据吻合很好。
  • 摘要：卡拉OK是一种喜闻乐见的娱乐方式，但目前绝大部分卡拉OK系统的演唱评价系统往往和歌手真正的演唱水平相关性甚远。如果能够研究影响演唱评价的主要因素，对于演唱水平的提高会有很大的帮助。本文研究了影响演唱评价的几个主要因素的客观性计算方法，并通过实验定量地分析了各个评价因素对整体评价的影响程度。
  • 摘要：超声联合造影剂介导基因/药物进行靶向治疗或致血管栓塞治疗肿瘤等新型医疗技术正在医学实验室中大力研究。这些研究工作都基于造影剂在超声作用下的空化特性(如大膨胀比、冲击波、微射流等)引发的生物效应。研究声空化造影剂动力学特性将有助于推广此类技术在临床上的应用。由带耗散函数的拉格朗日方程推导出不可压缩粘滞流体中有壳造影剂微泡球对称振动的运动方程;在低频连续声波激励下，数值求解此运动方程，计算了微泡在压缩到最小半径附近500ps内微泡的壳层运动速度和泡内外压力差;数值计算了不同参数对微泡运动特性的影响，高压、低频、大平衡半径和薄壳层有助于微泡吸收更多的声能，膨胀比更大，更有可能产生冲击波和微射流。
  • 摘要：动物和临床实验中已发现低频超声联合造影剂微泡可诱发肿瘤组织内大面积微血管和毛细血管栓塞，阻断肿瘤细胞的营养供给，对肿瘤有较好的治疗作用。造影剂微泡在超声作用下连续动力学特性的测量将有助于推广此类技术在临床上的应用。本文针对液体中稳态声空化有壳微泡，由几何光学近似方法铡量其在单个声周期内的前向多角度散射光强，以激光波长为标尺度量其半径变化量，并计算出其在膨胀相和压缩相的R(t)和V(t)曲线。
  • 摘要：交叉偶极声波测井仪器是目前世界上先进的声波测井仪器，在油田的勘探开发中发挥着重要的作用。仪器有两个单极声源和两个交叉放置的偶极声源。它能够记录全波波形和交叉偶极声波波形，对这些数据进行分析处理，我们可以得到地层的纵、横波速度、储层的各向异性以及它的方向等信息。本文对大庆地区的实际复杂储层交叉偶极声波资料进行处理分析出储层的各向异性，并利用各向异性显示结合其他测井资料综合评价井周裂缝，包括原状裂缝储层，钻井泥浆压力造成的钻井诱导缝以及压裂后产生裂缝分析。本文所开展的研究工作是在大庆勘探开发区域广泛见到了很好的效果。共计测井量超过400口。并且解决了许多实际生产中的疑难问题，为提高油田勘探开发效益起到重要作用。
  • 摘要：在语音识别的研究中，往往在提取出特征参数之后，需要对数据进行矢量量化(VQ)，而码本的质量直接影响语音识别的识别率。传统的LBG算法一直存在着诸如码本质量严重依赖初始码本、存在空胞腔和非典型码字等问题，从而导致码本质量无法进一步提高。采用模糊C-均值(FCM)聚类算法得到的码本分布合理，没有空类，可有效减少量化误差。但是传统的FCM算法运算量太大，本文提出一种改进的模糊C-聚类算法，可以快速，有效的运用于语音识别中进行矢量量化。
  • 摘要：在某些极端情况如城市预警、反恐及心理战等语音远距离传播有着重要应用。例如美军在伊拉克战场上利用ATC公司的LRAD(long range acoustic device)装置，有效广播距离可达500m，在瓦解敌方意志、安抚惊慌人群方面发挥了重要作用。对远距离传播而言，语音清晰度和可懂度测试对传播效果的总体评价起着重要作用。从所查文献来看，相关工作大都集中于室内语音清晰度的研究fzl或者采用阵列方法达到远距离、高可懂度传播的目的。而远距离传播条件下的汉语语音可懂度研究较少，文献中有所涉及，给出了强噪声环境和远距离传播时汉语可懂度的主观评价结果。本文从提高能量利用效率出发，对汉语语音可懂的带宽和采样频率进行了初步研究。依据所得出的结论，可以对信号源进行频率调制，使能量作用更加集中，达到提升语音传播距离的目的。
  • 摘要：国家标准《声学-语言清晰度测试方法》(简称《标准》)规定了用语音信号来直接定量测试和评价各种语音传递系统工作质量的方法。并定义一个或几个听音人正确记录一个或几个发音人所发意义不连贯的单音节的百分比率为系统的清晰度得分，计算百分比率时没有将不同位置的单音节区分开计算。本文通过汉语单音节清晰度主观评价实验考察不同混响条件下混叠效应对不同位置处的单音节清晰度的影响。
  • 摘要：随着世界经济一体化进程的加快，各国之间人员往来日渐频繁，语言逐渐成为各国人员之间交流的障碍，所以第二语言的学习成为各国人员之间交流的必须。目前，传统的教室教学模式已经很难满足人们日益加快的生活和工作节奏，计算机辅助语言学习逐渐成为人们进行第二语言学习的主要方式。本文在对目前计算机辅助语言学习的常用算法进行分析的基础上，提出了采用基于语音属性特征的发音质量评估算法，井在易混淆音素的评估上取得了好于隐马尔可夫后验概率的性能。
  • 摘要：海洋声场的空间相关是描述声波在海洋中传播的一个重要特性，一直是海洋声学研究的重要内容。声场空间相关下降的机理主要包括以下两个方面:一、由海水声速、海底与海面界面起伏引起的声场空间相关的下降，二、在海洋信道中，声波以不同的模态进行传播，不同模态之间的干涉也可以导致声场空间相关的下降，这些下降的规律与海洋环境、频率、声源与接收器位置密切相关。在浅海情况下，声场的水平纵向相关特性随频率的变化关系到目前仍不清楚。中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室在2007年进行了一次水平空间相关的海上实验。实验数据显示在200-2400Hz的频率范围内，声场的水平纵向相关半径约为150米到400米。以波长为单位来计算，则水平相关半径在40倍波长到500倍波长之间变化，且随频率的增加而增加。本文的理论研究与数值计算表明，海底吸收系数随频率的非线性变化关系可以解释上述实验测量结果。
  • 摘要：在室内声学研究中，方向性脉冲响应函数表达了脉冲响应中沿特定方向入射的脉冲能量随时间变化的规律，它不仅反映了到达脉冲的能量、时间、频率特性，同时还包含了脉冲的空间方向信息。方向性脉冲响应函数可以用来得到声场各个方向的反射、扩散及能量流动等物理特性，也可进一步与反映音质空间感的客观参量相联系。利用声源信号可完全重复的特点，作者提出在声源重复发射信号的同时，使用两个匹配的传声器在不同平面内同步旋转，获得相当于两个圆形传声器阵列所拾取的空间信息，从而得到房间内空间各个方向完整的方向性脉冲响应。文中对这种旋转双传声器的测量原理及应用作了介绍及讨论。
  • 摘要：音高是区分不同发音人性别的一个重要特征。在通常情况下，女声的音高比男声的音高要高。而音高与基频存在着对应关系，本文通过改变基频的办法进行变调处理，研究音高对声音性别的影响。使用极限法设计了感知实验，对汉语单元音i[i]、u[u]、和a[a]听感上的男女声音高界限进行了测量。
  • 摘要：缩尺模型试验作为在厅堂音质设计阶段用来了解实际厅堂的音质、掌握有无声缺陷现象以及研究声场分布状况的辅助工具，已经普遍应用于各种大型厅堂(如音乐厅，歌剧院等)的前期声学设计中。厅堂音质缩尺模型试验是建立在相似性原理基础之上的，其关键技术包括模型与实际厅堂在几何尺寸上的比例相似:按比例缩小的测试系统的精度控制，缩尺模型中墙面、座椅、观众等采用的材料与实际厅堂内相应部位所用材料吸声效果的相似程度，以及缩尺模型内的高频声空气吸收过量的修正等。本文根据目前在实际厅堂音质设计中常用的建筑饰面材料结构和座椅等主要吸声构件，通过大量的模型材料的吸声性能测试，总结和遴选用于缩尺模型中的各种不同模型材料。试验结果对今后缩尺模型试验中材料的选择有重要的参考作用。
  • 摘要：东方音乐厅是上海东方艺术中心建筑群里容座1980人的大型交响音乐厅，室内音质的客观测试结果及主观评价都表明其室内音质效果是令人满意的。但获得众多好评的东方音乐厅其音质效果究竟可以与世界上同等规模的八个大型音乐厅中哪一个相媲美?本文选取文献2中数据比较详尽的8个座位数在1500～2000座之间的音乐厅与东方音乐厅进行音质客观参量间的数据对比分析，并运用最小二乘法来判定东方音乐厅与8个同等规模音乐厅音质效果的相似程度。
  • 摘要：同济大礼堂建于96年，以大跨度联方网架结构而赞誉国内，上世纪90年代被评为上海第四批历史保护建筑，最初是学生用餐的饭厅兼作礼堂，后演变为容座356的专用大会堂。在同济百年校庆前夕，校方为全面提升其视听条件，于2006年进行改建，次年春完工，并作为举办校庆活动的主会场。本设计主要包括大厅音质、扩声系统和噪声控制、建筑体形优化设计、吸声材料与构造的选用及布置等。
  • 摘要：空间感(spatial impression)已被确立为音乐厅音质评价的一项重要参量[]。八十年代后期Morimoto指出空间感包含至少两种人耳可区分的不同主观感受[2]:感知声源宽度(ASW)和听者环绕感(LEV)，之后以Bradley等为代表的研究者支持以80ms为分界将反射声划分为早期和后期两部分，并分别与ASW和LEV关联。早后期声能比C80趋于无穷。本文通过一组加入了后期混响的声场模拟的主观实验研究在几组不同的早后期声能比C80的条件下，早期侧向声能因子LFe对空间感中ASW的影响。
  • 摘要：我国东南沿海大部分是浅海海域，地形的不规则容易呈现密度分层结构，加上强潮汐的作用，内波活动很频繁，特别是在夏季，内波活动尤为剧烈。浅海内波的存在，能引起简正波耦合，导致能量在垂直方向重新分布，因而对海洋环境噪声的垂直指向性有很大的影响。 本文基于静态噪声源模型，利用简正波法计算了随距离水平变化的分层介质中噪声场的垂直指向性，并与某浅海区测量的内波数据相结合，分析了浅海内波对海面噪声垂直指向性的影响。
  • 摘要：白高斯干扰背景下确知信号的最佳检测器是匹配滤波器(MF)。但若干扰背景偏离高斯，呈非高斯统计特性，匹配滤波器将不复最佳。实际中，许多冲激性干扰背景，例如主动雷达/声纳中的强杂波/混响干扰，即为非高斯的。如何提高这种非高斯背景下的信号检测性能，是近年来国内外的研究热点。我们在[2]中提出了两种针对混合高斯序列的高斯化滤波器:U滤波和G滤波，它们可以基于混合高斯(GM)概率密度(PDF)参数估计，自动调整对输入数据的响应，有效地抑制大样本，强调小样本，从而削弱数据的非高斯性。本文把这两种高斯化滤波器应用到主动检测中，作为匹配滤波器的前置处理模块，从而构建起两种非高斯匹配滤波器(NGMF)，并仿真检验分析了非高斯匹配滤波器相对于传统匹配滤波器，对非高斯背景中确知信号的检测性能的改善。
  • 摘要：浅海环境中，声波和海底有很强的相互作用，因此海底的声学性质对声传播规律影响很大[1]。海底底质结构模型已成为国际上的研究热点。传统的海底模型是流体或者各向同性的弹性固体模型，不能反应海底介质声速、衰减和频率的依赖关系。本文首先介绍了Buckingham模型，后对声波在海水一沉积层界面的反射和折射系数进行了计算。
  • 摘要：从上世纪九十年代开始，时间反转镜技术逐渐引起了海洋声学研究领域的重视，并得到海洋实验验证。然而，在时反镜处理中，研究者们大都选择垂直阵作为收发合置的时反阵，这是由于浅海波导中垂直阵可以跨越整个波导，并能够对大多数简正波模态进行精确采样。本文通过计算机实验验证了浅海波导中水平时反阵可以将时反能量聚焦到探针声源位置;若探针声源采用单频信号，则在其它距离和深度上存在较多旁瓣;而采用具有一定带宽的窄带信号，则可以抑制掉大部分旁瓣，大大提高聚焦性能，这是窄带信号对旁瓣进行了平均的缘故。
  • 摘要：在动态的海洋环境中，由于观测数据和拷贝场之间的不匹配，匹配场处理器的性能会发生退化。数据向量的自相关时间是这种退化的一种量度。本文通过2001年的ASIAEX实验所获得的数据求取了跨大陆架方向上400Hz窄带信号的匹配场自相关时间。
  • 摘要：海洋混响场是主动探测声纳近程的主要干扰源之一，所以有关海洋混响场规律的研究始终是海洋声学的一个重要研究课题。在过去，用的较多的是非相干的混响模型。随着实验观测到的一些混响振荡现象及人们认识的加深，认为只有使用相干的混响模型，才能很好地解释这些振荡现象。在浅海环境中，由于海底散射引起的混响占了混响场的大部分能量，且浅海特别是大陆斜坡海域的海底一般都是不平坦。本文在绝热简正波理论的基础上给出了适用于浅海及大陆斜坡等缓变浅海环境下的相干混响理论一般表达式，可方便地用于计算相干的混响衰减及相干的混响垂直相干性。通过对比实验结果表明，相干混响理论可较好地描述水下声混响的衰减规律和垂直相干性。
  • 摘要：目前，海洋锚系温度链或者锚系CDT链是大时间尺度观测海洋动态模式的极佳方式。近十年来，国际上展开的内波观测、海洋气象和环境动态观测等都广泛采取这种方法。这类实验折射出目前国际上海洋声学领域的一个研究动态，就是物理海洋学与海洋声学紧密结合在一起来做研究，构建动态海洋模型并将其纳入海面和海洋内的海况预报是其研究的主要工作和最终目标。 本文把海洋监测温度链数据拟合为相应声速场，进而计算出对应声场，再和与之相应的实际阵列接收声场对比，发现二者相似性还比较高。可看出，由此构建的动态海洋模型对于动态海洋特性研究切实可行，本文引入了一种动态海洋模型构建方法，通过大洋动态数理建模可以作为另一种方法。
  • 摘要：由于空气-海水两种介质阻抗相差较大，空气中声能量大部分被海面反射，能够入射水中的能量很少，常常被人们忽略。然而早在早在二十世纪四五十年代，国外就出现了有关对于空气中声源激发水下声场问题的研究，并建立了一些理论模型，包括射线模型、简正波模型、波数积分模型等。本文通过理论和实验数据的分析、比较，可以得到如下结论:rn 1、空气声激发的水下声场的深度分布与声源的距离有关。随着与声源距离的增大，声强由随深度的单调递减逐渐变为递增。rn 2、只考虑直达波的射线理论，基本可以描绘出水下声强的深度分布规律。但是在距离水面较浅的水中，需要考虑其它途径能量对声场的贡献。
  • 摘要：声信号的时间相关能确定与相位有关的水声通讯算法的比特率和误码率，以及其他对相位敏感的信号处理算法如匹配场处理的信号增益。如果相位是时变的，对于水声通讯，误码率会增加;对于匹配场声源定位，在大于时间相关长度的时刻很难定位。因此，对于相位敏感的算法，时间相关长度是一个重要的参数。考虑到线性内波在我国夏季的负跃层海洋环境下无处不在，本文利用一次浅海水文数据，通过数值模拟得到不同频率、不同线性内波强度下的匹配场时间相关长度，并通过数据拟合分析匹配场时间相关长度与声源频率及声速标准差的关系。
  • 摘要：海底斜坡在全球海洋中分布非常广泛。大陆坡是从大陆架外缘较陡处下降到深海底的斜坡，又称陆坡，是典型的海底地貌单元。大陆坡上界水深多在100-200米之间，下界约在1500-3500米处，坡度多为3°-6°。我国台湾周边海域也存在着大量斜坡海底地形。台湾以东的菲律宾海水深变化急遽，自苏澳以南至花莲附近，1000米等深线接近海岸，且1000-3000米间的等深线间隔很密。在使用匹配场进行声源定位时，海深是环境失配的重要因素之一。海区的海深数据一般通过查询海图获得。特别是对于舰艇来说，一般只能得到自身位置处的准确海深数据。当所处海区为一个斜坡时，若使用水平不变的海底模型进行匹配场定位时，将会影响匹配定位的性能。本文主要通过数值仿真来研究海底斜坡对匹配场定位的影响。
  • 摘要：随着震电效应研究的日趋深入，激发了物理学家和地球物理学家关于声电耦合现象发生机理和耦合波传播传播机理研究的兴趣。目前，震电效应的研究和应用已越来越被油气工业领域关注，西方各主要石油公司，测井公司都在为震电勘探的实用化而进行努力。本文利用Pride声电藕合控制方程组和井壁上的边界条件，对震电效应下均匀流体饱和孔隙介质中的爆炸点源激发的裸眼井内外声波场和电、磁场进行理论推导和数值模拟与分析。
  • 摘要：在日常生活和工作中，我们经常发现无论是在人们居住或工作的建筑物室内或户外、工业生产场所或公共场所，人们对环境噪声提出抱怨时，其环境噪声的A声级评价量却是达标的。引起上述场所抱怨的噪声可能来自结构传声或空气传声的影响，其共同特征是噪声频谱中，某些中心频率(多数在500Hz以下)对应的声压级往往呈现异常的峰值，通常比背景值高出5分贝以上，其频谱特性多数呈低频的频谱特性，也可能是呈中频甚至呈高频的频谱特性。显然，采用A声级作为单值评价量并不能全面客观地反映声环境质量问题的污染特征，不能实现声环境质量评价主客观的统一。作者在研究了大量通过结构传声或空气传声引起的室内声环境质量问题个案的基础上，提出了一套比较完整的室内声环境质量的测量评价方法。该方法已获得国家发明专利。近几年，我们运用该方法成功地解决了大量室内声环境质量问题m，实践证明，该方法对室外场所的声环境质量问题同样能迎刃而解，化解了许多由声环境质量问题引发的社会矛盾，对推动和谐社会的建设作出了应有的贡献。rn 本文主要通过对各类型场合声环境质量问题典型个案污染特征的分析，探讨声环境质量评价。
  • 摘要：平面扬声器与传统扬声器的活塞式振动不同，其振动薄板的每个微小部分几乎都是做无规则的振动而相互之间不再同相振动，也就是不作刚性活塞振动，以至于我们可以将整块音板设想成是一个由微型扬声器组成的阵列。本文采用有限元和模态分析相结合的方法，对板的非线性振动求解进行了一些有效的探讨，并计算了非线性情况下的远场辐射声功率。
  • 摘要：结构噪声主动控制是控制结构中低频噪声的有效方案。传统控制方法没有考虑控制代价问题，并且作动器布放和次级力大小分开确定，通常都是通过解析法或经验公式得到，使控制效果不能达到全局最佳。本文以简支板为例，通过外加作动器，抑制板的声辐射，考虑控制代价的同时，采用变尺度法(DFP)对作动器布放位置和反馈增益同时优化，使噪声主动控制在较宽的频带上取得满意的控制效果。
  • 摘要：利用扬声器阵列实现局部区域内的可听声场，是目前声场控制领域研究的一个热点问题[，2]。现有的实现方法主要有两种:时间延迟方法(Time Delay，TD)和最大输出增益控制方法(Maximum Control Gain，MCG)。TD方法通过调整各阵元发射信号之间的时延差，实现各阵元辐射声场在期望位置处同相叠加，从而在期望区域内得到最大强度的可听声场;MCG方法首先需计算阵列到期望位置处的格林函数矢量，然后对格林函数自相关矩阵进行特征分解，得出格林函数的最大增益所对应的方向矢量，通过调整阵列发射信号的幅度和相位，使阵列导向到格林函数的最大增益方向，以实现期望位置点处最大的阵列辐射功率。目前，对于上述可听声场的聚焦方法，多停留在理论仿真阶段。为了考察在实际环境中可听声场的聚焦情况，本文设计了64路扬声器阵列系统，并利用上述方法在消声室内分别对4元面阵和4元线阵进行了可听声场的聚焦实验。
  • 摘要：亥姆霍兹共鸣器作为重要的吸声体[]，因其结构简单，广泛应用于管道消声中。亥姆霍兹共鸣器一般以被动方式(passive)工作，仅适用于噪声源与亥姆霍兹共鸣器共振频率相同的情况，当噪声源的频率偏离共振频率或者随时间变化时，亥姆霍兹共鸣器的消声作用就大为减弱。本文提出了一种新型的共鸣器，将次级声源置于亥姆霍兹共鸣器末端，利用共鸣器内部的声压来产生次级声源的激励信号，因而在管道内消声。本文对这种系统进行了理论分析，结果表明，系统的控制算法比较简单，并且可以将共鸣器、次级声源以及控制装置作为有源亥姆霍兹共鸣器的整体，直接安装在管道的旁侧，进行管道内消声，有利于实际应用。
  • 摘要：在声学领域中经常需要针对线性时不变的多路输入和多路输出(MIMO)系统进行脉冲响应或传递函数的测量，在很多情况下要求测量是多声源同步的。此时，通常都采用相位无规的噪声类信号由相关法或反卷积法进行测量。本文提出采用随机相位多频正弦信号进行多路同步测盆。它可根据任意频谱进行调制而能保持很低的波峰因数。当环境噪声高于各路声源传来的信号时，在很短的测量时间内可获得很高的脉冲响应峰值嗓声比。
  • 摘要：声子晶体中存在禁止声和振动传播的带隙，这一特性具有广阔的应用前景，使得声子晶体成为近年研究的热点。以前的工作主要集中在研究笛卡尔坐标下的周期性复合介质，对柱状周期结构研究较少，而该结构适合于管状波导和管状隔声材料。本文用广义反射透射系数矩阵方法研究柱状周期分层结构中P波正入射时的声带隙。
  • 摘要：吸声在声学领域里是控制噪声和改善室内音质的重要措施之一。吸声体可分为多孔性吸声材料和共振吸声结构两大类。将缝板的缝宽减小就形成了微缝板，微缝吸声体属于共振吸声结构，通过控制微缝吸声体的结构参数就可以成为良好的吸声体。本文的目的在于，用微缝板作为吸声材料，分析垂直入射时，在已知共振频率的情况下，微缝吸声体的吸声特性，讨论其结构参数之间的相互影响，希望为微缝吸声体的设计提供有价值的参考。
  • 摘要：教室是学生获取知识、教师传授知识并进行相互交流的重要场所。如果教室室内声学环境不理想，就会造成教室内语言声听不清的现象。在这样的教学环境中，会降低教师"教"与学生的"学"的效果，同时会影响教师和学生的身心健康。本文通过声学软件ODEDN仿真模拟，以一教室为例。探讨采用不同指向性声源对语言用厅堂客观语言清晰度参数的影响。
  • 摘要：多极子声波测井仪可以用于评价地层裂缝，压力释放等导致的井周各向异性。据此，国外一些能源服务公司专门开发了正交偶极测井仪，以获取井周地层的各向异性信息。在国内，大量的研究工作主要集中在声场数值模拟和物理模拟，以及采集的信号的处理等方面，鲜见有关此方面仪器开发和应用的报道。中国石油大学(北京)与石油企业部门合作研制出了正交多极子声波测井仪器(MPAL)样机，该仪器可以在各种地层井孔中获取地层的纵横波信息和地层的各向异性信息，已经在十几口井中取得了满意的声波测井波形资料。rn 本文结合实例分析介绍了该仪器对地层的各向异性测量和评价的能力。
  • 摘要：大牛地气田是一套低孔低渗岩性气藏。受钻井和地层因素的影响，泥浆不可避免侵入地层。各测井曲线探测深度不同，受泥浆滤液影响程度也不相同。目前只能通过深浅侧向电阻率曲线数值的差异定性判断泥浆侵入状态。众所周知，含气饱和度对岩石速度慢化有明显的影响。如果地层含气，声波仪器记录的时差DT往往增大，但是这种增大并不与气体和液体的相对体积成简单的正比关系。之前在进行岩石物性分析时，也没有精确的方法把含气饱和度与声波时差结合起来。本文引用了一种包括气体项的威利时间声波方程，研究证实，其计算结果非常接近理论Gassmann模拟曲线，可以计算无泥浆侵入地层(原状地层)的声波时差，从而实现分析泥浆侵入状况、校正声波时差曲线的目的。
  • 摘要：正交偶极阵列声波测井仪器是一种多功能的声波测井仪器，它把偶极技术与单极技术结合在一起，可以完全取代常规声波测井仪和长源距声波测井仪，利用这种仪器，可以比较全面地获得井眼和地层的声学信息，如纵、横波和斯通利波信息等，并通过这些资料研究地层岩性，如判断气层、识别裂缝、估算地层渗透率、计算工程力学参数和地层各向异性等。本文的研究，就是采用基础研究、探头仿真和设计、系统测试结合的方式，开展了具有叠片结构的正交偶极声波测井换能器的研究。
  • 摘要：油田固井质量的好坏主要利用声波测井方法来进行评价。套管井中的声场研究是进行固井声波测井资料解释的依据，因此一直受到人们的重视。虽然有人研究过径向厚度有限的套管刻度井中的声场，但尚未见到水泥与套管胶结良好而水泥环外为完全自由边界条件时井内声场研究的有关报道为建立新型的套管刻度井提供理论基础。本文采用二维谱离散波数法模拟计算水泥与套管胶结良好而水泥环外为真空时的井孔声场，主要考察水泥环厚度等对二维谱和时域波形的影响。
  • 摘要：孔隙介质中弹性波与电磁场的耦合现象称为震电效应。震电效应是孔隙介质声学的一个特殊的也是新的领域。由于油气资源主要储藏在孔隙或裂隙性地层中，所以地球物理领域对孔隙介质的震电效应有着特别的关注。针对地震和测井已开展了较多的工作。本文则研究跨孔震电问题。
  • 摘要：有关声波散射的研究一直是波动理论中的一个重要问题，在现实中也有着广泛的应用。流体中弹性圆柱体的声散射已有大量研究结果，针对实际遇到的散射体往往是多孔介质，周宇峰等采用Biot-Stoll模型针对高孔高渗孔隙固体声波垂直入射时的散射问题进行了有益研究。然而，利用速度频散和衰减的测量获得的媒质的某些声学参数在许多情况下并不能给出符合实际的解释，BISQ模型给出的衰减和频散更接近实际。本文针对置于流体中的低孔低渗弹性孔隙固体，分别采用Riot模型和顾及喷射流机制的BISQ模型对弹性波斜入射时孔隙固体柱上声波散射进行了理论计算研究。考查了开孔边界和闭孔边界情况及不同的渗透率、特征喷射流长度等参数对背向散射谱的影响。
  • 摘要：固井质量的好坏直接影响油田开发水平，目前广泛采用声波测井资料来对固井质量进行评价，因此研究套管井中的声场特性具有非常重要的意义。针对套管井固井质量问题，国内外专家进行了大量的研究工作，并取得了一定的成果。但对于固井水泥环周向缺失这一问题，甚少有人涉及。本文利用柱坐标系下的三维有限差分算法初步研究了固井水泥井周的不均匀分布对单极子声源在套管井中产生的声场的影响。
  • 摘要：声波测井是通过在充液井孔中声波波形的测量来判断井壁地层的地质特性的一类测井方法，波形包括纵波、横波、斯通利波等，井孔界面属于柱状的流固界面。在许多情况下，人们试图利用平面流固界面的声学测量来模拟声波测井问题。本文利用有限元软件ANSYS数值模拟了柱状和平面状的流固界面的界面波，研究了界面形态的差异对流固界面波的影响。
  • 摘要：地层横波速度可以帮助分析地应力和地层各向异性，横波的激发、传播和拾取一直是地质勘探和声波测井领域非常关注的问题。随着我国石油工业的迅速发展，对相关声波测井仪器的需求也日益迫切，急需开发出具有自主知识产权的横波测井仪器。本文以三叠片型偶极声波发射换能器为例，基于有限元方法，讨论了三叠片型偶极声波换能器各结构参数调整对发射换能器声学性能的影响。并针对原有三叠片型偶极声波测井换能器在高温固化工艺和高温工作环境中，粘结胶层易脱落的工艺困难，提出了一种开槽型偶极声波测井发射换能器的改进型设计。

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