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第九届国际近代声学研讨会

第九届国际近代声学研讨会

  • 召开年：2012
  • 召开地：南京
  • 出版时间： 2012-05-20

主办单位：中国声学学会;南京大学

会议文集：第九届国际近代声学研讨会论文集

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  • 摘要：石油钻杆裂纹型缺陷是石油钻杆服役中的主要缺陷类型.钻杆的适用性评价和安全使用需要进行裂纹型缺陷的探伤和评价.本文开发研究的超声波探伤方法、理论和装置是为了石油钻杆裂纹型缺陷的探伤和评价.经探伤评价表明,钻杆裂纹型缺陷高度的探伤评价方法误差小于1murn.同时,这种超声波探伤评价方法是一种在油田现场使用的有效钻杆裂纹型缺陷探伤方法和技术,可为油田钻杆裂纹型缺陷检测和适用性评价提供良好的技术支持.
  • 摘要：在水—微粒混悬液中控制空化效应,对超声治疗和一些诸如药物输送和细胞标记的新应用中是非常关键的.本文通过实验研究了微粒大小、表面微结构对空化剂量的影响.首先将葡聚糖包覆的、直径分别为68nm,346nm,1234nm三种氧化铁磁性微粒悬浮在超纯水中形成混悬液,研究了在聚焦超声作用下微粒大小对惯性空化的影响;然后又研究了直径均为25μm的P(NIPAM-co-AA)-Alq3-SiO2;P(NIPAM-co-20％AA)-Fe3O4-FITC-SiO2和P(NIPAM-co-20％AA)三种表面性质不同的微粒在水悬浮液中的空化剂量.实验中,所用聚焦换能器中心频率为1.3MHz,连续波模式工作.当微粒浓度为0.5 mg/mL,直径从68nm增加到25μm时,对液体的空化阈值进行检测,并与声学相同条件下超纯水空化剂量进行比较.结果表明:当超纯水中加入微粒后,空化剂量增大,空化剂量与微粒性质如大小、表面微结构等有关.
  • 摘要：和表面波器件相比,薄膜体声波谐振(FBAR)器件重量轻、尺寸小、成本低而且能够处理的功率大.因此,FBAR技术被认为是能够满足现代移动通信系统滤波要求的最有竞争力的技术.对FBAR器件进行模拟的方案中,Butterworth van Dyke(BVD)模型被广泛应用,但是它不可能被用于分析FBAR的复杂结构.为了准确模拟FBAR器件,必须用到数值方法,如有限元法(FEM)或者时域有限差分(FDTD)法.本文中,FDTD法被用于对薄膜体声波谐振进行二维分析.压电方程和牛顿方程在时间域和空间域中通过中间有限差分进行离散化.完全匹配层(PML)边界条件被用于实现两侧的吸收边界.在空气—铝和空气—氮化铝界面上,自由边界条件在FDTD方案中得以实现.另外,在铝—氮化铝内部边界附近,通过对材料常数取两侧的平均值的方式,实现了连续边界条件,保证了数值计算的稳定性.一款静电场模拟软件ANSOFT Maxwell2D被用于计算电场强度的分布.当FBAR被外加电压驱动,而电压为时间的正弦函数时,FBAR的输出电流可以表示为一系列正弦函数之和.这些正弦函数中包含了顺态解和稳态解.找出稳态解,就可以计算响应工作频率时的FBAR阻抗特性.文中给出了在不同电极厚度如0.2μm、0.3μm、0.4μm、0.5μm和0.6μm情况下阻抗特性的计算结果.由于能陷效应,基频谐振强度随着电极厚度从0.2μm增加到0.4μm逐渐增强.可是,当电极厚度增加到0.5μm谐振强度又开始减弱.这个现象可以归因于电极的质量负载效应.质量负载会降低谐振强度.通过模拟结果,当氮化铝膜厚度在3 μm时,最佳电极厚度应该在0.4μm.我们利用FDTD法对FBAR进行了二维分析.模拟结果显示,FDTD法是分析各种FBAR结构的有力工具.
  • 摘要：对于声表面波而言温度特性是非常重要的一个指标.而石英基板在表面波器件中应用广泛.当环境温度改变时,基板尺寸会发生变化,弹性系数和压电系数值也会发生变化,在考虑这些变化的基础上就可以考察声表面波器件的温度特性.这是通常的方法.但是,弹性系数和压电系数的温度系数其实参考了随温度变化的中间状态,而并非定义弹性系数和压电系数的参考温度时的状态.在某些场合下,由于温度变化会产生一个非均匀分布的形变,比如带电极的体波谐振器以及多层声表面波基板,上述方法就会失效.在其它的一些场合,如力和加速度传感器的情况,初始形变可能是由于外力或者加速度造成的.为了得到这些在形变媒质上小振幅声波的传播特性,一些学者从非线性方程发展出一套理论.按照这种理论,可以得到参考同一参考状态的弹性常数以及它们的温度系数.P.C.Y.Lee和Y.K.Yong[Journal of Applied Physics,1986,60:.2327]给出了一套完整的热形变媒质中小振幅振动的理论,并推导出了石英晶体弹性常数的一阶、二阶和三阶温度系数.他们成功地考察了石英体波谐振器的温度特性.在本文中,我们对Lee and Yong的理论加以推广,引入了压电性.这样,该方法也可以用来分析具有强压电性的基板了.我们分析了石英基板上声表面波的温度特性.文中给出了ST-切,MD-切和K一切石英基板的计算结果.计算结果证明了该方法的有效性.当然新方法比传统的方法要复杂的多.因为该方法在理论上具有一般性,如果先计算出器件结构中初始应变的分布,它就可以顺利地来分析多层基板上声表面波或者是一些传感器的工作特性.
  • 摘要：本文研究了一种集相空间重构的几何特征和盒数维为一体的计算复杂度较低的非线性特征提取方案,首先利用基于统计学方法的C--C方法提取嵌入维和时延,根据舰船辐射噪声的嵌入维确定维数范围,在维数范围内采用时延法进行相空间重构,将舰船辐射噪声时间序列扩展到高维空间,在高维空间中计算时间子序列的相关系数,并从相关系数中寻找阈值范围提取具有区分性相似性重复度,将相似性重复度进行升序重排画相似性重复度曲线,提取相似性重复度平均值这一几何特征,然后从盒子维的数学分析出发研究盒子维数的简化工程计算模型,三类舰船辐射噪声的盒子维分布图验证盒子维特征具有一定的区分性,最后设计后传播(BP)神经网络分类器,BP神经网络采用两层结构的批处理模式.推导特征的类间距离和类内距离,并通过实际海上数据仿真,计算结果表明结合特征的类间距离较大,类内距离较小,验证结合特征提取方法的有效性,三类目标的识别率表明该方法具有一定的水声目标识别能力.
  • 摘要：介质访问控制(MAC)协议是水声通信网络中的关键技术,由于水声信道的可用带宽有限、多径效应严重、长延迟等特性,使得水声通信网络中的MAC设计存在诸多难题,无线通信网络中的MAC协议设计通常没有考虑延迟效应,而采用这种方法来设计水声通信网络的MAC协议,其性能将大大降低,为了克服上述问题,基于MAC协议中的海底采集多路访问(FAMA)协议,提出了适用于水声通信网络的时隙FAMA--清除发送(CTS)协议,该协议为CTS包分配了单独的时隙.同时,还提出了一种能量优化方法来传输数据.该算法不仅能够增加水声通信网络的吞吐量,减少数据包的碰撞而且能够降低能量消耗,并且该算法能够有效的将载波侦听与发射和接收数据前的协商结合在一起.实验结果表明,与时隙碰撞避免多址接入(MACA)协议和FAMA--非持久请求发送(FAMA-NTR)协议相比,本文提出的算法更有效.
  • 摘要：选择作为表征散射体对入射波散射能力重要参数的雷达散射截面(RCS)为研究对象,应用时域有限差分法(FDTD)仿真计算了太赫兹高斯脉冲波对亚mm至μm量级尺度的金属铜和三聚氰胺甲醛树脂(MF)微粒的电磁散射.散射目标尺寸取为300μm至3μm,该尺寸与太赫兹波长范围3 mm至30μm大致重叠.由于太赫兹带宽很大,该量级大小的微粒散射区间很大部分处在瑞利散射向Mie散射的过渡区,解析解会受到应用范围的限制,所以选择数值计算方法FDTD.即把入射平面波设为宽频带脉冲,其频带宽度覆盖了求解的频率范围,计算散射体对脉冲波的响应并进行傅里叶变换就可以得到散射体的宽频响应.通过选取不同尺寸大小(半径300μm至3μm)、材质(金属铜和三聚氰胺甲醛树脂)、几何构成(实心、空心、双层),对散射目标进行分类和对比,得出了球形微粒的太赫兹波雷达散射截面特性.由于目标的宽频带特性中包含了大量信息,其低频区包含了目标的体积信息,谐振区包含了目标的轮廓信息,为该量级尺寸微粒的检测识别以及太赫兹波段屏蔽材料的选择提供了依据.
  • 摘要：探讨α-突触核蛋白在人神经母细胞瘤(SH-SY5Y)细胞中定位过表达的影响.研究应用PLVU-SNCA-NES(NLS)-2A-EGFP重组慢病毒载体感染SH-SY5Y细胞,通过观察绿色荧光蛋白(EGFP)检测目的基因在细胞中的表达情况.形态观察与MTT检测相结合,分析胞质和核定位α-突触核蛋白过表达对SH-SY5Y细胞增殖的影响,同时测定鱼藤酮、H2O2对胞质和核定位α-突触核蛋白过表达SH-SY5Y细胞活性的影响.MitoTracker染色法测定胞质和核定位α-突触核蛋白过表达的SHSY5Y细胞中线粒体数目的变化.结果发现,α-突触核蛋白胞质定位过表达使得SH-SY5Y细胞培养96h时活性显著增强,24h、48h、96h时细胞中线粒体的数目显著增加,增长比率分别为91.18％、41.15％、50.21％;α-突触核蛋白核定位过表达的SH-SY5Y细胞相对正常细胞表现出较低的细胞活性,在培养48h、72h后细胞存活率显著下降.400nmol/L鱼藤酮损伤24h后,α突触核蛋白核定位过表达的SH-SYSY细胞活性显著高于正常细胞鱼藤酮损伤组.50～800μmol/LH2O2处理条件下,α-突触核蛋白的定位过表达对SH-SY5Y细胞活性的影响并不显著.研究结果表明α-突触核蛋白胞质定位过表达表现出一定的神经保护作用,α-突触核蛋白核定位过表达也能使SH-SY5Y细胞的活性发生改变.
  • 摘要：脉冲光声光谱法一个重要的应用是确定气体分子的振动一平动弛豫时间τv-T.因激光光束的空间分布R(r)对光声测量有显著影响,发展了同时测定R(r)和τv-T的方法.本方法基于光声脉冲的实时信号和一种用于光声成像的数学运算法则.本文讨论了智能计算用于多原子气体分子的R(r)和τv-T同时和实时测定的可能性.进一步利用前馈多层神经网络的离线批训练法,结合一个理论光声信号对R(r)和τv-T进行了同时和实时分析,本方法可明显缩短确定上述参数所需时间.
  • 摘要：本文主要介绍了一种基于透射模式的超声波层析成像系统的设计与研究,针对Radon变换与Radon反变换对获得精确重建图像所提出的无限多的投影数据要求,系统在以下几个方面做了改进:系统换能器阵列由16个换能器组成,每个换能器均可以作为发射端和接收端,可发射的扇形波束角度为150°;基于LabVIEW软件和2块高速同步数据采集卡,设计了16通道的数据同步采集和信号处理装置;利用单片机89S52设计了切换电路,可以实现16换能器的激励和接收功能的自动切换,经实验验证,系统结构简单,实时性好,获得了足够多有效的信号数据,通过二值化逻辑反投影图像重建算法实现了研究物体横断面的图像重建.
  • 摘要：压电基(PZT)--ABO3型钙钛矿陶瓷体材料可用于制作各种压电微机电系统(MEMS).通常PZT--基陶瓷显示多晶结构,而单晶PZT--基薄膜材料吸取PZT--基陶瓷优良的铁电性,可用于制作薄膜压电MEMS.在PZT--基材料中,三元钙钛矿,即由二元钙钛矿PZT固溶体掺入添加物(如:Pb(Mg.Nb)O3(PMN)和Pb(Mn,Nb) O3)(PMnN)),可用于制作薄膜MEMS,因为掺人的添加物扩展了原二元钙钛矿PZT的介电和铁电响应,本文研究由射频溅射法外延生长在具有SrRuO3/Pt过渡层的(001)MgO单晶基片上的PZT-基三元配合物(PMnN-PZT)单晶薄膜,发现溅射的PZT一基三元配合物xPMnN-(1-x)PZT,x=0.06,显示高密度单晶、而无体单晶的晶粒和界面层结构,溅射的薄膜显示奇异的铁电性质,即:非常高自极化Pτ(Pτ-80～100μC,体陶瓷:Pr=20～30μC),高居里点Tc(Tc=500～600℃,体陶瓷:Tc=350～380℃),小介电常数ε*(ε*=100～150,体陶瓷:ε*=800～1300).这些奇异的铁电性质是所溅射的薄膜结构所固有的,不可能由传统的PZT--基陶瓷得到,最后,对这些奇异的铁电性质可能应用于压电薄膜MEMS进行了讨论.
  • 摘要：给出了一个新的关于声表面波反射延迟线理论分析方法,基于波动方程和Chen-Haus理论、利用变分方法研究了压电基底上金属短路栅阵中声表面波传输特性,得到其精确反射系数.之后,实验研制了一个用41°YXLiNbO3、单相单向换能器和三个短路反射栅构成的434MHz声表面波反射延迟线,测量值与理论分析基本一致,器件具有尖锐反射峰、高信噪比等特性.
  • 摘要：提出一种在薄板侧面周期嵌入空气柱的一维声子晶体模型,数值计算了兰姆波在该周期结构声子晶体中的传播特性.结果表明:由布拉格散射引起的第一完全禁带只在一定的占空比范围内存在,分别改变空气柱半径和晶格常数,禁带宽度可调且达到最大值时的占空比值基本相同.将占空比匹配的该一维声子晶体接合构成复合结构,低阶兰姆波完全禁带宽度因各组分兰姆波完全禁带交叠相加而显著增大.
  • 摘要：水声通信网络由于可以弥补传统海洋探测技术的不足,在海洋信息采集、环境监测、灾难预报、辅助导航、水声反潜等民用、军事领域有诸多重要应用.因此,组网技术也成为近年来水声通信领域的研究热点之一.其中数据链路层的媒质控制协议关系到信道资源的有效分配及网络性能.结合能量及网络吞吐量效率因素,本文设计了一种用于分布式远距离多跳水声通信网络的媒质控制协议协议.已有的的新性能的水声调制解调器并没有开发相应的低功耗网络媒质控制协议.有人提出了一类分布式能量有效的竞争媒质控制协议,称为Tone-Lohi(T-Lohi)协议,该协议采用了信道预约机制,共有三个类型:时间同步的T-Lohi协议、保守非时间同步T-Lohi协议及主动非时间同步T-Lohi协议.本文在分析该类协议的基础上讨论了分布式多跳水声通信网络的竞争型媒质控制协议.设计了多跳式的T-Lohi协议,通过采用动态竞争回合、优先权及新的竞争者计数方式等策略,将T-Lohi协议从单跳方式扩展为多跳方式,该协议不需要时间同步.为了充分结合原协议的优点,平衡网络信道利用效率和数据包丢失概率,本文还对竞争回合周期进行了改进.在OPNET仿真平台下对该协议的网络吞吐量性能、丢报率和公平性进行了仿真,验证了所设计协议的有效性.
  • 摘要：作为一种降低因水声多途引起的码间干扰的有效手段,水声信道均衡技术正引起广泛关注.现有的算法中,最小均方算法及其变型因其计算量低而被广为应用.而采用平行滤波器组的变步长法可提高该算法在时变环境中的性能,却未出现该类算法在水声信道动态阶数下的性能研究.本文提出将滤波器步长和长度双参数进行调节的平行滤波器组用于时变水声信道均衡.双参数调整机制能有效增强算法对时变水声信道的容忍度.仿真和真实数据的实验验证了新算法的优越性.
  • 摘要：视觉注意能够反映用户对图像场景中主要目标的理解,在此基础上提出一种基于视觉注意和模糊区域生长的图像检索算法.首先,由改进的视觉注意模型得到显著图;然后,根据分割的结果,提出一种根据显著区域隶属度进行模糊区域生长的算法,合并相似区域以获得查询目标,并提取颜色和纹理特征;最后设计结合隶属度和区域邻接图的相似性度量准则.实验结果表明,该算法能够有效表达用户查询的语义,具有较好的检索性能.
  • 摘要：比较多不饱和脂肪酸(PUFA)各有效成分抑制肺腺癌干细胞增殖及迁移能力,筛选出最强组分,并探讨其量效关系.对肺腺癌细胞株A549及SPC-A-1进行无血清培养,待肿瘤干细胞(CSC)微球形成后,每日分别加入50μmol/L的α-亚麻酸(LA)、二十碳五烯酸(EPA)、二十二碳六烯酸(DHA)、c9,t11-共轭亚油酸(c9,t1 1-CLA)和t10,c12-共轭亚油酸(t10,c12-CLA),连续3d.分别行干细胞微球形成观察、干细胞微球定量分析,筛选出最强组分.加入不同浓度最强组分进行侵袭试验.干细胞微球定量分析显示:除LA外,EPA、DHA、c9,t1 1-CLA和t10,c12-CLA都可不同程度地抑制A549及SPC-A-1干细胞微球的形成.在两种细胞株中,与EPA及DHA组相比,同等浓度CLA组平均干细胞微球个数及单个微球干细胞密度均显著下降,表明两种CLA为抑制作用最强组分.选取最强组分CLA行侵袭试验,c9,t11-CLA、t10,c12-CLA均能不同程度地抑制肺癌干细胞的迁移及浸润能力,随着浓度的增加,抑制作用增加,两者混合物的抑制作用最强.结果说明,PUFA组分EPA、DHA、c9,t11 CLA和t10,c12-CLA对A549及SPC-A-1干细胞微球都有不同程度的抑制作用,其中c9,t1 1-CLA和t10,c12-CLA为最强组分.c9,t1 1-CLA和t10,c12-CLA体外试验能够不同程度的抑制肺腺癌干细胞的浸润和迁移能力,并具有剂量依赖性.
  • 摘要：黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)是一种重要的淡水名优经济鱼类,然而较小的体型和较慢的生长速率极大地降低了它的经济价值.为获得大规格且快速生长的黄颡鱼,开展了转生长激素基因黄颡鱼的研究.运用RT-PCR和RACE-PCR技术,克隆了黄颡鱼生长激素基因的603bp(碱基对)的编码序列和485bp的3'-UTR(非翻译区)序列.通过重叠PCR和限制性内切酶酶切连接,组建了一个长为2105bp的"全鱼"转生长激素基因构件,该构件含1017bp的黄颡鱼β-肌动蛋白近端启动子、603bp的生长激素基因编码序列和485bp的3'-UTR序列.采用显微注射将转生长激素基因构件导入黄颡鱼受精卵,从301尾由注射胚胎发育而来的黄颡鱼中共筛选获得40尾转生长激素基因黄颡鱼首建者.成功地建立了黄颡鱼基因组改造的技术平台,为黄颡鱼的基因工程育种奠定了基础.

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