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检测声学成像原理与技术综述 被引量：1
1
作者 张楠 许才彬 邓明晰 《应用声学》 北大核心 2025年第1期13-35,共23页
声学成像是现代检测领域当中的一门常用的技术。它利用超声波强大的穿透能力获取反映被测区域内部结构和物理性质的声学信息,能够提供直观的结构二维或三维图像,从而为医学诊断、工业无损检测和水下探测等方面的研究和应用提供依据。该... 声学成像是现代检测领域当中的一门常用的技术。它利用超声波强大的穿透能力获取反映被测区域内部结构和物理性质的声学信息,能够提供直观的结构二维或三维图像,从而为医学诊断、工业无损检测和水下探测等方面的研究和应用提供依据。该文从成像结果的维度出发,通过将现有的检测声学成像方法划分二维厚度截面成像、二维水平截面成像和三维成像三种类型,对包含扫描成像、相控阵成像、合成孔径聚焦成像和超声层析成像在内的各方法的原理和技术特点进行了综述,阐述了这些方法的具体实施过程,并归纳了其优缺点。最后综合分析了影响这些方法准确性、实时性和经济性的主要因素,并给出了相应的应对策略。 展开更多
关键词 超声检测 声学成像 扫描成像 相控阵 超声层析成像
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退役乘用车起动机前后端盖超声波清洗技术研究 被引量：1
2
作者 赵英杰 高文清 +1 位作者 张洪申 虎滇路 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第2期208-213,共6页
再制造是我国汽车回收利用行业绿色发展的重要路径之一。随着我国乘用车保有量的提升,退役乘用车数量亦急剧攀升。在我国绿色发展理念指引下,如何实现车用零部件再制造等高附加值回收利用,是乘用车回收利用业亟待解决的问题。车用零部... 再制造是我国汽车回收利用行业绿色发展的重要路径之一。随着我国乘用车保有量的提升,退役乘用车数量亦急剧攀升。在我国绿色发展理念指引下,如何实现车用零部件再制造等高附加值回收利用,是乘用车回收利用业亟待解决的问题。车用零部件清洗是其再制造的关键前续环节。论文基于超声清洗技术,以市面上最常用的三种不同PH值的清洗剂为媒介,对退役乘用车起动机端盖开展了清洗技术研究。研究表明,当超声功率为0.5kW、超声频率为40kHz、实验湿度为60%、噪音为50dB时,清洗时间为30min及温度为(50~70)℃时前后端盖清洗效果最好,最低清洁度超过84.21%。同时,在同等实验条件下,pH值为10清洗剂的清洗效果较其它两种更优。 展开更多
关键词 退役乘用车 起动机 超声波清洗 前后端盖 清洁度
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声黑洞功率超声振动系统的研究
3
作者 陈诚 刘洋 +1 位作者 郭建中 林书玉 《应用声学》 北大核心 2025年第1期1-12,共12页
声黑洞结构具备独特的声波捕获和聚焦能力,已在许多声学领域展现出显著的应用优势和发展潜力。目前,声黑洞结构主要被应用于减振降噪,而其在开发更强大超声振动器件方面的研究还相对有限。基于此,开发了几种新型声黑洞功率超声振动系统... 声黑洞结构具备独特的声波捕获和聚焦能力,已在许多声学领域展现出显著的应用优势和发展潜力。目前,声黑洞结构主要被应用于减振降噪,而其在开发更强大超声振动器件方面的研究还相对有限。基于此,开发了几种新型声黑洞功率超声振动系统,包括声黑洞超声手术刀和声黑洞浸入式化学反应器。通过在超声手术刀头设计中嵌入一维声黑洞轮廓,显著提升了刀头的振动位移和声能辐射,实现了更高效的手术切割和止血。此外,在浸入式声化学反应器的辐射头上引入声黑洞设计,扩大了声空化区域并增强了辐射强度,极大地提高了声处理效率。总的来说,声黑洞设计可以为高性能、高效率功率超声振动系统的开发提供创新方案,同时在功率超声器件小型化方面具有独特的应用前景。 展开更多
关键词 声黑洞 功率超声 超声手术刀 声化学反应器
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超声变幅杆输出端辐射声场内空化泡检测方法
4
作者 黄晨阳 刘睿 +3 位作者 王成会 莫润阳 郭建中 林书玉 《应用声学》 北大核心 2025年第5期1192-1203,共12页
利用高速摄影机记录了工作状态下超声换能器变幅杆输出端附近气泡的运动图像,基于图像分析技术利用区域面积等效法和Hough圆检测法识别追踪空化泡,揭示了空化形成初期的气泡尺寸分布特征。结果表明,在超声变幅杆下方的气泡瞬时半径主要... 利用高速摄影机记录了工作状态下超声换能器变幅杆输出端附近气泡的运动图像,基于图像分析技术利用区域面积等效法和Hough圆检测法识别追踪空化泡,揭示了空化形成初期的气泡尺寸分布特征。结果表明,在超声变幅杆下方的气泡瞬时半径主要分布在小于50μm的范围内,其中半径小于5μm的气泡约占总数的一半以上,10μm以下的气泡占比80%左右。追踪了3组不同深度的单气泡的振荡,使用动力学方程对追踪的结果进行拟合,得到了目标区域内可能的气泡平衡半径以及声压分布。通过铝箔的侵蚀实验直观反映了变幅杆轴向位置声场强度的变化,距离变幅杆输出端越近,空化强度越高,铝箔被侵蚀的程度越高,惯性空化区主要分布于变幅杆输出端下方大约3 cm以内的区域。该文提出的方法对于认识强声场中的高密度气泡分布具有积极意义,有助于解决高密度气泡表征难的问题。 展开更多
关键词 气泡识别 气泡尺寸分布 气泡平衡半径 高速图像分析
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异种金属复合结构连接强度的超声厚度共振表征方法研究
5
作者 霍磊 袁玲 +2 位作者 孙凯华 沈中华 何华彬 《应用声学》 北大核心 2025年第5期1179-1191,共13页
异种金属复合结构是航空航天与军工领域的重要应用组件,实现其复合界面连接强度的无损表征具有重要意义。该文研究了关于超声Lamb波的厚度共振对异种金属双层复合板中界面连接强度的表征方法。通过引入法向和切向的弹簧模型来模拟双层... 异种金属复合结构是航空航天与军工领域的重要应用组件,实现其复合界面连接强度的无损表征具有重要意义。该文研究了关于超声Lamb波的厚度共振对异种金属双层复合板中界面连接强度的表征方法。通过引入法向和切向的弹簧模型来模拟双层金属板之间的连接,推导了异种金属双层复合板中Lamb波的厚度共振频率与界面连接强度之间的定量关系。发现对于铝-非铝双层金属板,厚度共振频率会随界面连接强度的降低而单调递减,并且S_(1)模态和A_(1)模态为界面连接强度表征的最佳模态。两层板的厚度比和材料性质的变化,会分别对厚度共振频率随界面连接强度的敏感变化区间和频率变化总值产生影响。使用了频域模拟的方法,对铝-非铝双层金属板中不同界面连接强度下的厚度共振频率进行计算,其结果与理论值相吻合,验证了理论结果的准确性。 展开更多
关键词 异种金属复合结构 LAMB波 厚度共振 强度表征
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基于斜入射聚焦声场干涉的粒子悬浮操控研究
6
作者 严文伟 冯庭桢 +1 位作者 陈伟 马青玉 《南京师大学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1-13,共13页
作为近年来新兴的粒子操控技术,声镊以其无标记性、无接触性、无损性、安全性高和操控材料广泛等诸多优点,在医学、生物学、材料学等学科领域表现出强大的应用潜力.目前主流的声镊技术中,行波声镊的声辐射力普遍较小,轴向粒子操控能力较... 作为近年来新兴的粒子操控技术,声镊以其无标记性、无接触性、无损性、安全性高和操控材料广泛等诸多优点,在医学、生物学、材料学等学科领域表现出强大的应用潜力.目前主流的声镊技术中,行波声镊的声辐射力普遍较小,轴向粒子操控能力较差,且需要复杂的电路和算法,代价较大;驻波声镊的粒子操控只能在成套声学器件中间区域实现,应用场景和机动性有限.针对上述问题,本研究提出了基于斜入射聚焦声场干涉的三维粒子悬浮操控方法,构建斜入射聚焦边位错干涉声场,在实现水中粒子的稳定悬浮和三维操控的同时,使操控区域不再局限于换能器对或换能器阵列中心区域,且驱动系统相对简单,为水中粒子的悬浮及三维操控提供了新的架构.研究表明,模态为m的聚焦边位错声场经斜入射干涉后能够在焦平面内形成2m个沿椭圆轨迹等间隔排列分布的低声压势阱,当换能器偏转角为45°,换能器表面振速为0.03 m/s时,可为半径150μm的聚苯乙烯粒子提供峰值为18μN的轴向辐射力和峰值为0.3μN的径向辐射力,实现粒子悬浮捕获.与此同时,声辐射力与模态、偏转角均呈负相关关系,且干涉声场中的声阱分布与边位错模态、初始相位差、换能器偏转角和初始相位的反相方位等参数密切相关,通过偏转角和初始相位可直接调控捕获粒子的排布致密度和轴向捕获位置,进而实现声阱的三维调控.最后,搭建斜入射聚焦干涉声场的实验平台,进行了声场测量与粒子操控实验.声场测量结果与数值仿真结果具有良好的一致性,对聚苯乙烯粒子的稳定操控和捕获实验证明了该干涉声场对粒子的悬浮和实时操控能力. 展开更多
关键词 斜入射聚焦声场干涉 聚焦换能器阵列 聚焦边位错声束 粒子悬浮与操控
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一种声表面波NH_(3)传感器的研制及性能优化
7
作者 许峥 范理 +2 位作者 徐晓东 程利平 张淑仪 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期47-57,共11页
氨气(NH_(3))是人类生活与化工生产中最常见的气体之一.高浓度的NH_(3)对人体与环境会产生危害,需要开发高灵敏度的NH_(3)传感器对痕量的NH_(3)进行检测,因此,提出了一种用于室温下检测痕量NH_(3)的声表面波传感器.该传感器是在128°... 氨气(NH_(3))是人类生活与化工生产中最常见的气体之一.高浓度的NH_(3)对人体与环境会产生危害,需要开发高灵敏度的NH_(3)传感器对痕量的NH_(3)进行检测,因此,提出了一种用于室温下检测痕量NH_(3)的声表面波传感器.该传感器是在128°YX⁃LiNbO_(3)压电基底上生长一层还原氧化石墨烯(Reduced Graphere Oxide,RGO)敏感层,并通过真空溅射的方法在敏感层上镀一层铂(Pt)来进一步增强传感器的传感能力.实验表明,该传感器具有高灵敏度,在室温下对浓度为50 ppm的NH_(3)能获得8.68 kHz的频率偏移.此外,研究了湿度与背景气对传感器性能的影响,实验结果表明,较高的湿度有利于提高传感器灵敏度,并且传感器在氩气背景气中的灵敏度稍高于在空气背景气中的灵敏度.该传感器的响应与NH_(3)浓度呈线性关系,并且具有良好的可重复性与稳定性. 展开更多
关键词 声表面波传感器 石墨烯 NH_(3)传感器
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新型CNT-PDMS光声换能器的制备及其声学性能与溶栓应用研究
8
作者 赵攀云 李阿标 +5 位作者 王甲琼 赵树林 任武 赵宗亚 于毅 范晓峰 《生物医学工程研究》 2025年第3期182-188,共7页
针对传统光声换能器的光声转换层厚度不可控且制备工艺复杂的问题,本研究提出了一种新型碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNT-PDMS)光声换能器的制备方法。通过系统研究CNT-PDMS换能器光声转换层厚度与声压强度的关系,优化转换层的结构参数。... 针对传统光声换能器的光声转换层厚度不可控且制备工艺复杂的问题,本研究提出了一种新型碳纳米管-聚二甲基硅氧烷(CNT-PDMS)光声换能器的制备方法。通过系统研究CNT-PDMS换能器光声转换层厚度与声压强度的关系,优化转换层的结构参数。声学性能测试结果表明,声压强度随转换层厚度的增加而增大,并在激光脉冲重复频率为4 Hz、转换层厚度为83.4μm时,达到峰值。超声溶栓实验结果表明,在光声换能器产生的超声波作用下,血凝块溶解速率随时间呈先升后降趋势,5 min溶栓可使血凝块重量减少约40%。本研究可为光声换能器在医疗领域中的应用提供新的技术途径。 展开更多
关键词 光声换能器 碳纳米管 聚二甲基硅氧烷 声压强度 超声溶栓
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高脂膳食诱导肥胖易感大鼠中脑腹侧被盖区炎症反应引发食物奖赏异常
9
作者 代玉玺 王伟欢 +1 位作者 陈巍 何玉秀 《中国病理生理杂志》 北大核心 2025年第11期2091-2099,共9页
目的:观察肥胖易感(OP)与肥胖抵抗(OR)大鼠的食物奖赏行为和中脑腹侧被盖区(VTA)炎症反应差异,并探讨两者之间的关联。方法:5周龄雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠24只。高脂膳食(HFD)饲养8周后,体重位于上1/3的大鼠为OP组(n=8),体重位于下1/... 目的:观察肥胖易感(OP)与肥胖抵抗(OR)大鼠的食物奖赏行为和中脑腹侧被盖区(VTA)炎症反应差异,并探讨两者之间的关联。方法:5周龄雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠24只。高脂膳食(HFD)饲养8周后,体重位于上1/3的大鼠为OP组(n=8),体重位于下1/3的大鼠为OR组(n=8)。通过条件位置偏爱(CPP)实验和操作式条件反射进食行为实验(OFST)评估大鼠食物奖赏功能;微板法检测血脂代谢指标;CLAMS系统监测大鼠24 h能量代谢水平;Western blot与免疫荧光染色检测VTA离子钙结合衔接分子1(Iba1)和酪氨酸羟化酶(TH)蛋白的表达及其阳性细胞的分布和数量;RT-qPCR检测Iba1、TH及炎症因子[肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素1β(IL-1β)和IL-6]的mRNA水平;ELISA检测炎症因子蛋白水平。结果:8周HFD后,与OR大鼠相比,OP大鼠体重、摄入的食物总量和热量、体脂肪量、Lee指数以及甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、总胆固醇(TC)和非酯化脂肪酸(NEFA)显著升高,高密度脂蛋胆固醇(HDL-C)和24 h能量代谢水平显著下降(P<0.05)。与OR大鼠比较,OP大鼠高脂食物诱导的CPP偏爱度、按压奖赏压杆次数及断点值均显著增加(P<0.05),且与体重呈显著正相关(r分别为0.766、0.561和0.606,P<0.05)。与OR大鼠相比,OP大鼠VTA组织Iba1阳性细胞数量、蛋白和mRNA表达以及炎症因子水平显著升高,TH阳性细胞数量、蛋白和mRNA表达显著下降(P<0.05)。VTA组织炎症标志物(Iba1、TNF-α、IL-1β及IL-6)与TH蛋白表达呈显著负相关(r分别为-0.953、-0.866、-0.881和-0.886,P<0.05)。结论:OP大鼠食物奖赏功能下降,对高脂食物更加偏爱,对可口食物有更加强烈的寻求行为,其原因可能与VTA炎症水平升高降低了多巴胺的生物合成有关。 展开更多
关键词 肥胖 食物奖赏 代谢性炎症 腹侧被盖区
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单泡超声空化动力学仿真研究 被引量：2
10
作者 孙佳 杨盛 +1 位作者 郭凯旋 玉姣 《辽宁石油化工大学学报》 2025年第2期76-82,共7页
利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,模拟了单泡超声空化的动力学特性;通过求解考虑能量黏滞损耗和球形气泡振动引起的辐射阻尼的Rayleigh-Plesset模型,对超声正弦波、方波和三角波驱动下单一空化气泡在水中振动时的运动过程进行了... 利用有限元分析软件COMSOL Multiphysics,模拟了单泡超声空化的动力学特性;通过求解考虑能量黏滞损耗和球形气泡振动引起的辐射阻尼的Rayleigh-Plesset模型,对超声正弦波、方波和三角波驱动下单一空化气泡在水中振动时的运动过程进行了仿真,分析了气泡半径、气泡壁的运动速度、气泡壁的动能和气泡内压力的变化。结果表明,在相同条件下,正弦波驱动稳定性最优;方波驱动具有最好的空化效果,但发生空化的时间最长;三角波的空化效果最弱;在三种波的驱动下,第1次塌缩时气泡壁的运动动能最大,在气泡塌缩到半径最小时气泡内压力最大;相较于方波和三角波驱动,正弦波驱动下气泡内的最大压力最大。 展开更多
关键词 超声空化 单泡 有限元仿真 正弦波 方波 三角波
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考虑辐射声波传播时延的气泡动力学方程数值计算
11
作者 梁盛德 王寻 +2 位作者 孙维珍 李晴 张玲玲 《现代信息科技》 2025年第15期101-107,112,共8页
介绍了在考虑气泡辐射声波传播时延的情况下,描述刚性壁面附近单气泡和无界液体中双气泡在超声驱动下脉动的动力学方程,提出了基于MATLAB编程语言的延迟气泡动力学方程数值求解方法。利用该方法,计算了考虑气泡辐射声波传播时延情况下... 介绍了在考虑气泡辐射声波传播时延的情况下,描述刚性壁面附近单气泡和无界液体中双气泡在超声驱动下脉动的动力学方程,提出了基于MATLAB编程语言的延迟气泡动力学方程数值求解方法。利用该方法,计算了考虑气泡辐射声波传播时延情况下上述两种环境中气泡半径随时间的变化,并与不考虑时延情况下的气泡脉动进行了对比。研究表明,考虑时延情况下的气泡半径变化与不考虑时延时存在一定差异。这一差异随着气泡与刚性壁面距离的增加或两气泡间距的增加逐渐减小。所述方法能够有效计算考虑时延情况下不同环境中气泡的脉动,使气泡脉动过程的计算结果更加接近真实情形,有利于实现对空化泡动力学行为的精确控制。 展开更多
关键词 超声空化 气泡脉动 声传播时延 数值计算
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基于线性调频的磁声电成像的重建算法
12
作者 孙直申 成智卓 《北京工业大学学报》 北大核心 2025年第10期1179-1189,共11页
针对宽脉冲在磁声电成像(magneto-acousto-electrical tomography,MAET)方法中存在纵向分辨率低的问题,对基于线性调频(linearly frequency-modulated,LFM)宽脉冲的MAET方法提出一种重建算法,通过对信号与图像的处理恢复隐藏在脉冲压缩... 针对宽脉冲在磁声电成像(magneto-acousto-electrical tomography,MAET)方法中存在纵向分辨率低的问题,对基于线性调频(linearly frequency-modulated,LFM)宽脉冲的MAET方法提出一种重建算法,通过对信号与图像的处理恢复隐藏在脉冲压缩信号中的分界面信息。首先去除接收信号经过脉冲压缩滤波器滤波后的信号中由串扰信号引起的部分噪声,之后利用图像分割思想,对单通道信号中的MAET信号进行提取,根据提取信息重新计算叠加信号的幅值与位置,最后重绘成像结果。该算法相较于传统的B扫模式成像能有效地解决近距离磁声电信号的脉冲压缩信号主瓣部分相互掩盖的问题,同时在保持激励信号带宽与系统电路成本不变的情况下,有效提高基于LFM的MAET方法的纵向分辨率。在MATLAB中进行仿真计算,搭建MAET系统,对仿体进行成像实验,对比B扫模式成像与该算法成像的性能。结果表明,该方法能够有效地区分基于LFM的MAET方法所获得的叠加分界面信号,并且重建准确率高。 展开更多
关键词 磁声电成像(magneto-acousto-electrical tomography MAET) 线性调频(linearly frequency-modulated LFM) 超声 脉冲压缩 图像重建 电导率梯度
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高强度聚焦超声下组织力学特性对空化效应的影响
13
作者 陈禄丰 王月兵 +2 位作者 于亚萍 赵鹏 郭晓安 《声学技术》 北大核心 2025年第2期232-238,共7页
高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)是一种新型的肿瘤治疗方法,空化效应在超声治疗中有重要作用,为保证HIFU治疗的安全性和有效性,在制定HIFU临床治疗方案时,需要考虑靶区组织的力学特性并合理选择HIFU辐照剂量,... 高强度聚焦超声(high intensity focused ultrasound,HIFU)是一种新型的肿瘤治疗方法,空化效应在超声治疗中有重要作用,为保证HIFU治疗的安全性和有效性,在制定HIFU临床治疗方案时,需要考虑靶区组织的力学特性并合理选择HIFU辐照剂量,以控制空化活动的剧烈程度。文章探究了组织力学特性对空化效应的影响。焦区在HIFU作用下出现大气泡,大气泡造成的声波反射有利于激发空化,降低空化阈值。仿真结果表明,随着组织杨氏模量增加,焦区气泡生长膨胀减小,因此降低了冲击散射从而提高了空化阈值。通过被动空化监测系统,对离体组织空化情况进行监测,杨氏模量较低的脂肪组织在42、56 W声功率下便能达到稳态空化阈值和惯性空化阈值,并具有最高的空化活动强度,而杨氏模量较高的肌肉组织和牛肝组织则分别在56、77 W声功率达到稳态空化阈值,在77、84 W声功率达到惯性空化阈值,空化活动强度也随之降低。实验结果表明,组织空化阈值与杨氏模量成正比,空化强度与杨氏模量成反比。文中的研究为HIFU临床治疗方案的制定提供参考依据,对于减少HIFU治疗的不良影响、提高HIFU临床安全性具有重要意义。 展开更多
关键词 高强度聚焦超声 组织力学特性 被动空化监测 空化阈值 空化强度
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氨燃料发动机腐蚀损伤激光超声Lamb波检测改进
14
作者 孙小广 万若楠 余光正 《激光与红外》 北大核心 2025年第2期233-238,共6页
当前激光超声Lamb波在氨燃料发动机表面进行无损检测时,频散较为严重,存在多模态现象,使得信号复杂,不能完全消除频散效应一直是该领域的难题。提出基于激光超声Lamb波的氨燃料发动机腐蚀损伤检测改进方法。激光激励与接收捕获氨燃料发... 当前激光超声Lamb波在氨燃料发动机表面进行无损检测时,频散较为严重,存在多模态现象,使得信号复杂,不能完全消除频散效应一直是该领域的难题。提出基于激光超声Lamb波的氨燃料发动机腐蚀损伤检测改进方法。激光激励与接收捕获氨燃料发动机上的一维激光超声Lamb波信号的同时,引入一种线性映射频散补偿法,对信号中的频散效应实施有效修正;通过短空间二维傅里叶变换得到特定中心频率下信号的频率、波数及空间位置信息的幅值-空间-波数谱,判断氨燃料发动机在扫描路径上的腐蚀损伤大概位置;根据信号特征,采用RAPID方法确定发动机腐蚀损伤的精确位置,实现腐蚀损伤检测。实验结果表明:经所提方法补偿后,信号波形显著改善,时域紧凑,频域特征清晰,并且所提方法能够有效提高氨燃料发动机腐蚀损伤检测的精度和可靠性。 展开更多
关键词 激光超声Lamb波 线性映射频散补偿 信号特征识别 RAPID 腐蚀损伤检测
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融合汉克尔矩阵重构及奇异值分解的空化信号特征解析
15
作者 罗兰 薛洪惠 +2 位作者 姜岭寅 屠娟 章东 《南京大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第5期845-856,共12页
高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)作为一种前沿的非侵入式治疗技术,在临床应用中取得显著进展,而声空化效应是其发挥治疗作用的关键机制之一.在HIFU治疗过程中,准确区分稳态空化信号和瞬态空化信号成分,对于精... 高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)作为一种前沿的非侵入式治疗技术,在临床应用中取得显著进展,而声空化效应是其发挥治疗作用的关键机制之一.在HIFU治疗过程中,准确区分稳态空化信号和瞬态空化信号成分,对于精准调控治疗效果和保障治疗安全性至关重要.然而,传统的被动空化检测方法在分析HIFU治疗过程中产生的空化信号时,始终存在一定的局限性,难以精确提取信号中的相关复杂成分并深入解析空化运动状态.因此,针对HIFU治疗过程中获取的空化信号,创新性地提出了基于汉克尔矩阵重构的奇异值分解(H-SVD)方法 .该方法首先将单阵元换能器接收的一维时域信号通过滑动窗口技术重构为汉克尔矩阵,随后利用奇异值分解(Singular Value Decomposition,SVD)算法对信号进行多尺度特征提取,实现了HIFU基频及谐波信号、次谐波/超谐波,以及宽带噪声信号的有效分离.与传统被动空化检测技术相比,H-SVD方法在保留信号各频率成分细节信息方面展现了显著优势,能更精确地刻画不同声压条件下空化特征的阶段性动态演变规律,即由初始的由基波和谐波主导的小振幅线性振荡,逐步过渡到次谐波/超谐波占优的非线性稳态空化,最终发展为宽带噪声主导的剧烈瞬态空化行为.该方法为深入理解稳态空化和瞬态空化各自诱发的物理化学机制提供了有力的分析工具,同时也为HIFU治疗过程中的空化效应实时监测与精准调控奠定技术基础. 展开更多
关键词 被动空化监测 高强度聚焦超声 汉克尔矩阵 奇异值分解
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经颅聚焦超声仿真方法的研究和应用
16
作者 陈国伟 王学 +3 位作者 何峰 张浩 许敏鹏 明东 《生物化学与生物物理进展》 北大核心 2025年第3期691-704,共14页
经颅聚焦超声技术通过引导超声波束穿透人体颅骨形成颅内焦点,实现对头部感兴趣区域的精确刺激或治疗。但在实际应用中,超声波因颅骨的强声衰减性和非均质结构发生强烈的相位畸变和能量衰减。为克服颅骨的影响,声学仿真常用于校正超声... 经颅聚焦超声技术通过引导超声波束穿透人体颅骨形成颅内焦点,实现对头部感兴趣区域的精确刺激或治疗。但在实际应用中,超声波因颅骨的强声衰减性和非均质结构发生强烈的相位畸变和能量衰减。为克服颅骨的影响,声学仿真常用于校正超声阵列的相位,预测各声束的传播路径,确保颅内超声的精准聚焦。根据声学波动方程求解方法的不同,经颅聚焦超声中常用的声学仿真方法可分为数值方法和半解析方法。其中数值方法包括k空间伪谱法、时域有限差分法和有限元法等,半解析法包括射线追踪法、混合角谱法等。基于数值方法的仿真工具综合考虑了波在介质中的各种传播形式,如非线性效应、散射和衍射等,在学术研究中被广泛应用。相较于数值方法,半解析方法精度较低但展现出更快的计算速度,更适合应用于对仿真时间有高度要求的临床场景。此外,不同仿真方法的混合应用可显著提升仿真效率和准确性,但相关研究尚显不足。本文对近年来经颅聚焦超声领域中常用的基于数值方法、半解析方法和混合方法的仿真技术研究进行了回顾和梳理,并对各种仿真方法的研究和应用进行了总结和展望。 展开更多
关键词 经颅聚焦超声 仿真技术 相位校正 声场预测
原文传递
局部放电中声波产生机理及仿真分析 被引量：1
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作者 王巍然 安志武 《应用声学》 北大核心 2025年第2期489-496,共8页
局部放电是电力设备安全运行的严重隐患。超声法可以探测局部放电发出的声波并定位声源,是一种被广泛应用的检测手段。为了更加准确地描述局部放电产生超声波的机理和过程,该文针对电晕放电这一典型的局部放电现象在理论上分析了其产生... 局部放电是电力设备安全运行的严重隐患。超声法可以探测局部放电发出的声波并定位声源,是一种被广泛应用的检测手段。为了更加准确地描述局部放电产生超声波的机理和过程,该文针对电晕放电这一典型的局部放电现象在理论上分析了其产生声波的机理。该理论基于流体动力学理论,将带电粒子的连续性方程、电场泊松方程和有源声波方程进行耦合,并利用有限元仿真求解出了声场分布。结果表明:声源附近处的声波频率和放电电流脉冲频率保持一致;声波具有较强的指向性,针尖正下方的声场明显强于其他方向;随着传播距离的增大,声波出现明显衰减,且高频分量衰减更快,表现为峰值频率向低频漂移;放电电流脉冲幅值、声压大小和峰值频率均和外接电压幅值呈正相关。相关结果能较好地明晰电学量与声学量之间的关系,为局部放电超声检测法的定量化研究提供一定帮助。 展开更多
关键词 局部放电 电晕放电 发声机理 仿真分析 流体动力学模型
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弹性薄膜抗空蚀效应实验研究
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作者 朱立超 韩晓 +3 位作者 王成 单鸣雷 杨雨 韩庆邦 《应用声学》 北大核心 2025年第4期930-938,共9页
应用弹性涂层或材料可降低空蚀对水工建筑物和水下机械产生破坏的可能性,延长其使用寿命并减少维护成本。该文研究了空化泡在近弹性薄膜处的溃灭特性与弹性模量、无量纲距离的关系,使用豪斯多夫距离对空化泡演变过程进行了形态学分析,... 应用弹性涂层或材料可降低空蚀对水工建筑物和水下机械产生破坏的可能性,延长其使用寿命并减少维护成本。该文研究了空化泡在近弹性薄膜处的溃灭特性与弹性模量、无量纲距离的关系,使用豪斯多夫距离对空化泡演变过程进行了形态学分析,并通过射流速度和基于球帽模型的冲击压强分析弹性边界的抗空蚀效应。结果表明:近弹性薄膜产生的空化泡溃灭的射流速度明显小于刚性固壁,并且随着无量纲距离的增大而减小。空化泡第一次溃灭产生的冲击压强与无量纲距离不存在绝对的线性关系,在无量纲距离小于0.4或大于1.0时都较小,且明显小于平直固壁受到的平均冲击压强。这说明相比平直固壁,弹性薄膜有效降低了空蚀破坏。该文为弹性边界抗空蚀研究提供了新的方法,研究结论可为选取弹性材料从而减免空蚀破坏提供理论支撑。 展开更多
关键词 空化泡 弹性边界 空蚀 豪斯多夫距离 球帽模型
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甲状腺功能指标联合经颅多普勒超声及颈动脉超声在动脉粥样硬化性脑梗死血管狭窄评估中的应用
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作者 薛佳佳 王肖肖 +2 位作者 王旭 孙源源 朱弘璐 《昆明医科大学学报》 2025年第3期103-109,共7页
目的 探究甲状腺功能指标[促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)、游离甲状腺素(free thyroxine,FT4)、游离三碘甲状腺原氨酸(free triiodothyronine,FT3)]联合经颅多普勒超声(transcranial doppler ultrasound,TCD)及颈动脉... 目的 探究甲状腺功能指标[促甲状腺激素(thyroid stimulating hormone,TSH)、游离甲状腺素(free thyroxine,FT4)、游离三碘甲状腺原氨酸(free triiodothyronine,FT3)]联合经颅多普勒超声(transcranial doppler ultrasound,TCD)及颈动脉超声对动脉粥样硬化性脑梗死(atherosclerotic cerebral infarction,ASCI)血管狭窄的评估价值。方法 选取2021年10月至2023年9月邯郸市第一医院收治的182例ASCI患者,均行TCD、颈动脉超声及甲功3项检查,以数字减影血管造影术为金标准,分析TCD、颈动脉超声联合TSH、FT4、FT3对ASCI血管狭窄的评估作用。结果 182例ASCI患者经数字减影血管造影(digital subtraction angiography,DSA)证实颈内动脉血管轻度狭窄64例(35.16%),中度狭窄69例(37.91%),重度狭窄29例(15.93%),完全闭塞20例(10.99%)。不同血管狭窄程度各组临床资料比较差异无统计学意义(P> 0.05);不同血管狭窄程度各组颈内动脉收缩期最大流速(peak systolic velocity,PSV)、舒张末期流速(end-diastolic volume,EDV)随着血管狭窄程度加重呈升高趋势,搏动指数(pulse index,PI)、阻力指数(resistance Index,RI)、管径(diameter,D)随着血管狭窄程度加重呈降低趋势(P <0.05);不同血管狭窄程度各组TSH、FT4随着血管狭窄程度加重呈升高趋势,FT3随着血管狭窄程度加重呈降低趋势(P <0.05);TSH、FT4与血管狭窄程度呈正相关,FT3与血管狭窄程度呈负相关(P <0.05);TSH、FT4与PSV、EDV呈正相关,与RI、PI、D呈负相关,FT3与RI、PI、D呈正相关,与PSV、EDV呈负相关(P <0.05);RI、PI、D、PSV、EDV、TSH、FT4、FT3联合评估ASCI血管狭窄程度的AUC值最大,为0.941(P <0.05)。结论 TCD、颈动脉超声联合甲功3项对ASCI颈内血管狭窄评估有较高价值,RI、PI、D、PSV、EDV、TSH、FT4、FT3联合评估有利于诊断不同程度血管狭窄,为临床提供治疗参考。 展开更多
关键词 动脉粥样硬化性脑梗死 经颅多普勒超声 颈动脉超声 促甲状腺激素 游离甲状腺素 游离三碘甲状腺原氨酸 血管狭窄
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布里渊振荡频率的应力调制效应研究
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作者 朱恒欣 曾炎涛 +3 位作者 闫金禹 陈柏彤 王世斌 李林安 《实验力学》 北大核心 2025年第3期272-280,共9页
随着材料科学和光电子技术的快速发展,精确测量材料的界面应力成为目前的研究热点。时域布里渊散射作为一种基于超快激光和皮秒超声的非接触式全光学实验技术,可用于产生和检测位于透明介质中由于声光作用产生的布里渊振荡,并在应力分... 随着材料科学和光电子技术的快速发展,精确测量材料的界面应力成为目前的研究热点。时域布里渊散射作为一种基于超快激光和皮秒超声的非接触式全光学实验技术,可用于产生和检测位于透明介质中由于声光作用产生的布里渊振荡,并在应力分析方面展现出了巨大潜力。本研究旨在深入探讨单轴应力对高硼硅玻璃中布里渊振荡频率的调制效应。首先,通过建立布里渊振荡测量系统,完成了在2种不同单轴应力下布里渊振荡的测量,研究结果表明,随着压应力的增大,布里渊振荡频率呈现减小的趋势。然后,基于布里渊振荡频率的理论表达式和对实验信号的精确测量,发展了应力和布里渊振荡频率之间的理论关系,得到了应力-布里渊振荡频率调制系数。 展开更多
关键词 应力 泵浦-探测技术 皮秒超声技术 布里渊振荡 频率
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