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2012年度全国物理声学会议

召开年：2012
召开地：内蒙古通辽
出版时间： 2012-08-01

主办单位：中国声学学会

会议文集：2012年度全国物理声学会议论文集

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1.声波测井相控圆弧接收阵的指向性测量
- CAO Xue-shen;曹雪砷;CHE Xiao-hua;车小花;QIAO Wen-xiao;乔文孝;WU Jin-ping;吴金平;WU Wen-he;吴文河;ZHAO Yu-hong;赵玉宏
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：声波测井换能器技术是声波测井的核心技术之一。传统声波测井仪器采用的单极子换能器无明显的周向指向性,没有方位分辨能力。新一代声波测井技术采用了具有周向扫描辐射特性的相控圆弧阵作为声波辐射器,可在井下实现具有周向分辨能力的声波测井。人们在声波测井相控圆弧阵声波辐射器方面开展了大量的研究工作,但对于声波测井相控圆弧阵声波接收器方面的实验研究却很少涉及。本文介绍了12阵元相控圆弧阵声波接收器，实验研究了相控圆弧阵声波接收器的各阵元单独工作时的接收指向性与相邻3个阵元相控方式工作时的接收指向性。研究表明，通过对圆弧阵不同阵元接收波形的相控叠加处理，可以圆弧阵声波接收器主要接收某一方向的声波能量;圆弧阵相控方式接收指向性的主瓣角宽较窄，具有较好的周向分辨能力;通过对不同阵元接收信号的相控处理，可以实现周向的定向接收。
2.基于嵌入式的声信号实时数据采集系统研究
- LI Feng-bo;李丰波;JU Xiao-dong;鞠晓东;LU Jun-qiang;卢俊强;ZHAO Yu-hong;赵玉宏
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：在声学研究的诸多领域,如何对声信号进行测量、采集及信号处理是一项重要的研究内容。在研发声波测井仪器时,需要对声波换能器以及声波测井探测器进行性能测试和实验研究,如何根据要求设计相应的声信号实时数据采集系统至关重要。传统的基于ISA、PCI等接口的数据采集技术在应用中表现出了诸多弊端。随着传感器技术和信息技术的不断发展,基于嵌入式系统的数据采集技术体现出了强大的优势。本文通过采用先进的分布式实时数据采集系统架构，将基于ARM的嵌入式系统经以太网与PC机互连，不仅可以实现一个或多个通道的高速高精度声信号数据采集，还可以在PC端实时监控系统的数据采集过程。而且采用以太网通讯技术，提高了传输速度，延长了系统互连通讯的距离，有效地取代了有一定局限性的串口、USB等通讯方式。
3.内禀模式函数功率谱在舰船识别中的应用
- ZHOU Chao;周超
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：舰船识别主要是通过分析舰船辐射出的噪声提取它的特征信息来实现的。很显然,如何从舰船辐射噪声信号数据中提取出有效的特征量是最关键环节。目前,比较常用的特征分析方法主要有:LOFAR分析、DEMON谱分析、分形特征提取等。特征量提取出来之后,就可以通过一定的识别工具对未知目标型号进行分类识别了。由于舰船辐射噪声是典型的非平稳的信号,具有一定的非线性和随机性,很多传统的分析方法在处理此类信号的时候都将受到很大的局限。本文通过对舰船信号进行经验模式分解 (EMD),对分解得到的内禀模式函数(IMF)进行功率谱分析,实现舰船的识别。
4.水声扩频通信同步方案研究
- DU Peng-yu;杜鹏宇;YIN Jing-wei;殷敬伟;SHENG Xue-li;生雪莉
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：水声信道是一个时变空变的相干多途信道,抗多径干扰是一直水声通信的难点。直扩系统具有较强的抗干扰能力,抗多径能力,能够进行多址通信,能够在较低的信噪比条件下工作,同时可实现水下码分多址通信,这些优点对于克服复杂的水声信道是可贵的。同步技术是直接序列扩频通信在水声中应用的关键,同步的好坏将直接影响系统的性能。差分编码技术可以大大降低直扩系统对同步的要求,然而目前却无法实现扩频多址水声通信。本文针对直扩系统提出一种水声扩频通信同步方案,对整个方案进行了水池实验,方案的可行性得到了验证。
5.浅海过渡海域远距离海底混响研究
- LI Yun-he;李运赫;GAO Bo;高博;PIAO Shen-chun;朴胜春
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文利用耦合简正波混响模型，结合中国近岸过渡海域地形特点，对小角度楔形海区(以上坡海底为例)的远程海底混响强度及其衰减规律、海底混响的水平纵向相关特性进行了仿真计算。结果表明，在同等条件下，与水平海底相比上坡海底的远程海底混响强度要更强一些，而混响的水平纵向相关特性则弱于水平海底波导。
6.声波测井单环相控圆弧阵的指向性测量
- WU Jin-ping;吴金平;QIAO Wen-xiao;乔文孝;CHE Xiao-hua;车小花;WU Wen-he;吴文河;ZHAO Yu-hong;赵玉宏
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：现有反射声波成像测井技术周向分辨率低且存在多解性,测量结果无法准确说明井旁地层界面的方位信息。要实现具有方位分辨能力的声波测井的关键是采用相控技术使井内声源能够向井壁定向辐射声波。乔文孝等人在声波测井相控圆弧阵方面已开展了大量的基础研究工作,指出圆弧阵具有周向辐射指向性,其工作时可实现对全井眼不同方位的周向扫描辐射,但圆弧阵中阵元个数较多增大了井下实际应用难度。车小花等人提出了八阵元圆弧阵声波辐射器方案，指出井下采用八阵元圆弧阵能够在实际应用中实现，但未对其指向性进行实验研究。指向性是换能器阵的最基本特征之一，它是设计换能器阵优先考虑的问题。本文实验测量了单环八阵元圆弧阵的指向性，并以A1, A2, A3三个相邻阵元组成的子阵为例分析了圆弧阵的指向特性。研究表明，通过选取一定个数的阵元工作并控制阵元间的激励时刻，可以使圆弧阵辐射声束基本沿某一特定方向传播，且主瓣角宽明显变窄;通过依次循环选择不同的子阵工作，可以实现周向扫描辐射。井下采用相控圆弧阵作为声波辐射器可以实现具有方位分辨能力的反射声波成像测井，这对于复杂油气藏的识别和评价具有重要的意义。
7.分层半空间中导波的传播特性研究
- QIU Chang-chun;邱长春;LI Chang-zheng;李长征;ZHANG Bi-xing;张碧星;SHEN Jian-zhong;沈建中
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文深入研究了VRI＞VSN时的分层半空间中导波的传播机理，得到了有意义的结果。对VRI＞VSN的分层半空间，只在低频存在一种导波模式，即存在截止频率，在高于该截止频率的频段内不存在严格的导波解。在高频极限时，导波表现为由第1层介质单独构成半空间时的瑞利波模式。在高频段，在一定精度范围内，存在导波模式，且存在截止频率，该截止频率与精度要求有关，精度要求越高，截止频率越大。在相对误差小于10-6的精度要求下，在上截止频率附近对应的导波波长为第1层介质厚度的1/2左右。
8.水表面波的非布拉格共振传输
- TAO Zhi-yong;陶智勇;FAN Ya-xian;樊亚仙
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文设计了水槽的周期侧壁结构，实现了非布拉格共振的传输，揭示了非布拉格共振产生的又一物理现象。非布拉格共振不仅能够为周期波导结构带来较布拉格共振更为显著和有效的禁带，而且能够实现相干相长，带来共振态的传输。本文的研究工作不但揭示了导波模式共振中更为丰富的物理内容，更为波导器件设计和潜在的应用提供了重要的参考。
9.分裂和非分裂完全匹配层吸收边界比较研究
- LI Pei-xiao;李佩笑;LIN Wei-jun;林伟军;ZHANG Xiu-mei;张秀梅;WANG Xiu-ming;王秀明
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文从完全匹配层(PML)波动方程出发，介绍了分裂形式的完全匹配层(SPML)和非分裂形式的完全匹配层(NPML)的边界条件方程，并在二维的情况下，比较全局SPML和全局NPML吸收边界条件在存储量和计算量的区别。总的来说，全局SPML在计算时间上小于全局NPML方法，但其变量多，在存储量上稍大于全局NPML。通过二维仿真将两种吸收边界条件在边界吸收效果做了对比分析，可以看到，两者的吸收效果基本相同。
10.一种压电换能器的共振特性研究
- ZHANG Zhi;张智;LV Wei-guo;吕伟国;CUI Zhi-wen;崔志文;CHU Zhao-tan;储昭坦
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文考察了一种换能器结构中几何因素对其本征频率的影响，指出了铝壳底面的尺寸是影响换能器本征频率最重要的因素。依据此方法，可以合理有效地设计出某一主频的换能器结构。rn 在各阶振动模态中，一阶模态即是产生超声波的理想工作方式，可以提供稳定的超声辐射。而其它高阶振动模态，则是以侧壁的振动为主。在实际应用中，可通过在换能器内布置合适的填充物，及外壳的包装固定，降低高频辐射以及实现对侧壁振动的阻尼衰减，抑制高阶振动模态。
11.分层半空间中的导波聚焦方法研究
- XIE Fu-li;谢馥励;YAN Shou-guo;阎守国;ZHANG Bi-xing;张碧星;GONG Jun-jie;宫俊杰
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文针对分层介质半空间中频散的导波聚焦问题，理论上提出了宽频带导波聚焦的新方法，通过对宽频带内不同频率的导波进行延时激发，使不同频率下各模式导波同时到达焦点。数值模拟结果表明本文提出的聚焦方法比时间反转法对于频散的导波聚焦更有优势。
12.超声多波聚焦扫描方法研究
- LIU Dong-dong;刘冬冬;ZHANG Bi-xing;张碧星
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文提出一种超声多波聚焦与扫描的新方法,这是一种利用时间反转自适应聚焦特性使多种成分的波包同时聚焦的超声扫描方法。本文对多波聚焦扫描方法进行了简要介绍和描述，并进行了数值模拟研究。通过数值分析，将多波聚焦扫描方法与超声相控阵扫描方法按不同波包速度计算延时的聚焦效果进行了对比，发现多波聚焦扫描方法不仅能得到高信噪比的聚焦信号，而且在较大的扫描区域内都能获得很好的聚焦效果。
13.多极子阵列声波测井仪在套管井中的应用
- LIU Peng;刘鹏;QIAO Wen-xiao;乔文孝;WANG Rui-jia;王瑞甲;CHE Xiao-hua;车小花;ZHAO Yu-hong;赵玉宏
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：中国石油大学(北京)声波测井实验室同中石油联合研发了多极子阵列声波测井仪(MPAL),该仪器具有单极子声波测井、正交偶极子声波测井和四极子声波测井功能,能够在任意地层中测量纵、横波速度,评价地层的孔隙度、渗透率、各向异性等信息。目前MPAL在裸眼井中得到了广泛的应用,一些成功的应用实例已见诸报端,但在套管并中的应用实例较少,本文以一口同时在裸眼井时期和套管井时期进行了MPAL测试,并且测井全井段固井质量较好的井作为例子,将套管井的测井资料同裸眼井测井资料进行了对比,探讨了MPAL在套管井中的应用。
14.含孔隙分层半空间中瑞利波的激发与传播
- YAN Shou-guo;阎守国;XIE Fu-li;谢馥励;ZHANG Bi-xing;张碧星
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文首先计算了在无限大孔隙介质模型下瑞利波的频散曲线，考察了孔隙度变化对频散曲线的影响;然后针对一个含孔隙层的三层介质模型，采用等效的传递矩阵法，计算了瑞利波的频散曲线及圆形表面法向力源激发下的激发强度，通过与弹性固体的对比，发现孔隙介质情况下瑞利波频散曲线向低频移动的特点。
15.弹性衬层下背覆薄层厚度的低频超声定征方法
- YAO Gui-jin;姚桂锦;ZHANG Hai-rong;张海蓉;SONG Ruo-long;宋若龙;CUI Zhi-wen;崔志文;WANG Ke-xie;王克协
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文提出了一种多层平行结构中衬层下方背覆薄层材料厚度计算的方法。利用上方衬层的测量相移，推导得到被覆薄层输入声阻抗的替代函数，依据薄层共振/反共振频率与替代函数绝对值极值的对应关系，通过搜寻替代函数绝对值极值对应的共振/反共振频率可计算薄层厚度，文中所提方法不需要己知上方衬层的厚度。
16.基于F-K变换的简正波频散提取
- ZHU Han-hao;祝捍皓;PIAO Sheng-chun;朴胜春;ZHANG Hai-gang;张海刚;LI Li;李丽;LIU Wei;刘伟
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：用F-K变换提取表面波频散曲线,进而利用频散曲线反演地层参数一直是地震研究领域常用的研究手段。本文尝试利用F-K变换提取水中简正波频散曲线。首先在理论上验证了本方法的可行性，水池实验结果与理论计算结果一致。
17.聚焦声场中自核化声空化核效应的研究
- CHENG Qian;程茜;LI Xin-nian;李欣年;WANG Yin-guan;王寅观;QIAN meng-Lu;钱梦騄
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：自2002年Taleyarkhan在Science上发表文章报导声空化核聚变的证据以来,气泡核聚变已经在科学界热议了整整10年。学者们开展了大量的理论和实验研究以探索声空化的核效应((N)uclear (E)ffect of (A)coustic (C)avitation,NEAC)。本文提出一种新型声空化核效应技术路线,改用固态alpha源,设计点聚焦和线聚焦换能器并用Schlieren方法测量了其聚焦声场的声压分布和大小,初步开展了聚焦声场中的自核化声核效应研究。
18.高次模式引起等效声容的奇异
- YU Gao-kun;郁高坤;WANG Xing-long;王新龙
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文展开了高次模式对等效声容的研究，揭示了高次模式可以引发等效声容的奇异性。利用这种奇异性，可以在较宽的频率范围内实现管道的消声，相比于传统的收缩管消声，具有明显的优势。
19.关于双半高斯空心超声中轴向声辐射压力的研究
- WU Rong-rong;吴融融;LIU Xiao-zhou;刘晓宙;GONG Xiu-fen;龚秀芬
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：声镊是利用声场的辐射压效应,由一束高度会聚的超声形成的三维势阱对单个细胞、生物大分子等微小粒子实现非接触、无损伤精确操控。本文基于声线法,讨论了双半高斯空心超声对米氏粒子的作用,通过比较双半高斯空心超声与高斯聚焦超声对粒子产生的声辐射力大小,发现采用空心超声时,粒子所受的捕获力大小以及势阱宽度都相对较大。
20.参考态下Berea砂岩受不同应力的相速度分析
- ZENG De-heng;曾德恒;LIU Jin-xia;刘金霞;CUI Zhi-wen;崔志文;ZHOU Jian-ping;周建平;WANG Ke-xie;王克协
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：地应力普遍存在于地下,在地球物理勘探中开展地应力研究具有重要意义。声弹性理论的发展和应用为地下应力的检测提供了新的途径,在有限静应力引起的非线性形变上激发小扰动波场是典型的非线性声学中的声弹性问题。近些年来若干实验研究表明岩石的非线性效应比其它介质的非线性效应明显,通过测量岩石中的声速来确定岩石所受应力的大小具有更高的分辨率和灵敏度。因此认识应力诱导的各向异性介质中弹性波传播的基本特征具有实际意义。本文依据声弹理论研究了在不同应力作用下介质的相速度。基于非线性声学中的声弹性问题，推导三维应力诱导的各向异性场方程(Piola-Kirchhoff方程)和在三维应力作用下诱导的等效弹性模量，根据运动方程和平面波解得到相应的Christoffel方程。
21.LFM信号检测混凝土缺陷的数值模拟
- LI Chang-zheng;李长征;SHI Fang-fang;师芳芳;SHEN Jian-zhong;沈建中;ZHANG Bi-xing;张碧星
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：声学探测方法(即弹性波探测方法)是最主要混凝土缺陷探测方法之一,也是国内外工作者研究的热点之一。较常用的声学探测方法有很多,如声折射波法、声反射法、瑞利面波法等。声学探测方法都面临着一个难题,即如何在提高声波穿透深度的同时提高探测精度。线性调频(LFM)编码信号具有大的时宽带宽积，在接收端压缩后主瓣较窄且峰值较高，能够提高信噪比增益，一定程度上可以提高声波穿透距离。LFM最初应用在雷达领域，后逐渐应用到医疗超声领域。目前，编码超声信号在工程检测方面的研究较少。本文研究在混凝土块表面激发LFM信号，通过弹性波数值模拟，研究不同深度缺陷情况下，将混凝土表面接收到的缺陷散射波进行匹配滤波，得到了脉冲压缩信号。分析了编码方法检测混凝土缺陷的可行性，为工程检测提供技术参考。
22.不同发声方式对嗓音声学分析的影响
- REN Yue;任悦;LIU Jie-hui;刘杰惠;WANG Jian-qun;王建群;LIU Xiao-zhou;刘晓宙
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：各种发声方式的基频和共振峰的频率值差别不大，但幅值有很大差异。特别是含有气嗓音的谐波成分丰富，基频幅值很小。本文中未涉及的共振峰带宽也受发声方式的影响。rn 目前普遍认为采取多维嗓音声学分析和其他方法综合评价嗓音。本文主要讨论发声方式对基频及共振峰的影响，对语音识别和病理嗓音分析有重要意义。
23.修正QLV方程评估人体颈椎韧带动态力学特性
- ZHOU Jiu-guang;周久光;QIAN Zu-wen;钱祖文;CUI Zhi-wen;崔志文;WANG Ke-xie;王克协
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：在生理范围内，笔者利用准线性粘弹理论模型和应力松弛实验数据表征了人体颈椎韧带粘弹性质，主要针对人的三种类型的脊椎韧带ALL, PLL和LF的力学特性进行考察。结果表明，ALL和PLL展现出类似的阻尼性能，但LF展现不同于ALL和PLL的阻尼特性。
24.谱有限元法分析含脱层损伤复合材料板导波的频散特性
- YANG Ye;杨烨;ZHANG Hai-yan;张海燕;MA Shi-wei;马世伟
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文用谱有限元法对含脱层纤维增强型复合材料板的频散特性进行了研究。从相速度频散曲线图上可以看出，脱层会产生新的模态。从波结构看，m2模态沿x方向的位移受到材料脱层的影响较大，并且从位移曲线上可以直观的找到脱层损伤在沿厚度方向上的位置。由于m2模态相比其它模态在频率较低时频散较小并且对脱层敏感，因而较适合于复合材料的损伤检测。
25.改进的chirplet匹配追踪在Lamb波信号时频分析中的应用
- YU Yong-ling;于勇凌;ZHANG Hai-yan;张海燕;MA Shi-wei;马世伟
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文提出一种字典库为改进的chirplet时频原子匹配追踪方法用于Lamb波信号处理。通过在chirplet时频原子基础上添加弯曲算子，构造新的时频原子。基于改进的chirplet原子的匹配追踪可以对含有非线性时变分量的Lamb波信号更好逼近，更加精确地匹配了频散曲线的弯曲趋势。由于改进后的chirplet原子更能匹配Lamb信号特征，匹配追踪的迭代次数明显减少，以更快的收敛速度完成信号自适应分解。而且，由于得到了更好的匹配程度，MP得到的时频分布也可以很好地识别和分离多模态。后续研究可以根据给定的Lamb信号样本，以学习的方式构造字典，寻找更能匹配Lamb波信号特征的字典。
26.井下超声相控阵聚焦声场的有限元分析
- WU Xian-mei;吴先梅;ZHANG Bi-xing;张碧星
- 《2012年度全国物理声学会议》 | 2012年
摘要：本文应用有限元方法模拟了在井壁有无缺陷的不同情况下井中相控声波的传播、聚焦和反射的全过程，计算表明即使是存在明显的栅瓣信号时超声相控阵技术也可以实现对管壁的高精度扫描检测，能够识别出管壁的小缺陷，这为开展井下超声相控阵扫描成像实验工作提供了很好的参考。