【摘要】：聲波是一種機(jī)械波,常用于流體流速檢測,在醫(yī)學(xué)、探傷、計(jì)算、測量等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。在傳統(tǒng)聲波檢測應(yīng)用中,大多是以時(shí)差法的方式進(jìn)行測量,測量時(shí)以平面波的方式對(duì)傳播過程進(jìn)行分析。而當(dāng)傳播距離較近且受約束的情況下,平面波傳播的數(shù)學(xué)模型則不再適用于這類情況,需要結(jié)合波動(dòng)理論對(duì)聲波在近場環(huán)境中傳播規(guī)律進(jìn)行分析。為此,論文在聲波傳播距離聲源較近時(shí),對(duì)球面聲波的傳播特性進(jìn)行理論分析,對(duì)測量流體流速有著重要意義。首先,本文從聲波傳播基本理論出發(fā)結(jié)合波動(dòng)理論對(duì)球面聲波在無限大空間、半無限大空間以及約束空間內(nèi)傳播時(shí)波動(dòng)方程進(jìn)行推演,得到在理想狀態(tài)下,球面聲波在兩塊平行板之間進(jìn)行多次反射、疊加產(chǎn)生共振現(xiàn)象的仿真模型。將計(jì)算出的仿真模型與聲學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)進(jìn)行比較,推演出在約束空間中,共振聲場與流體流速之間的函數(shù)關(guān)系,并借助MATLAB對(duì)推演之后的聲波方程進(jìn)行仿真分析。而后,綜合數(shù)電模電相關(guān)知識(shí),設(shè)設(shè)計(jì)了一套軟硬件結(jié)合的測量系統(tǒng),對(duì)推論結(jié)果予以驗(yàn)證。在理論基礎(chǔ)上確定采用Exynos4412為主控芯片,實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)處理及外圍通信等功能,實(shí)現(xiàn)基于ARM的共振式超聲波檢測系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)主要包括了超聲波換能器驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路和數(shù)據(jù)采集電路等。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主要采用C語言實(shí)現(xiàn)控制程序設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)算法補(bǔ)償、數(shù)字濾波、數(shù)據(jù)處理以及數(shù)據(jù)的保存和傳輸?shù)裙δ艿�。研究設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明:聲波在兩塊平行板此類約束空間中會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象,并在聲波持續(xù)發(fā)射的條件下,形成一個(gè)穩(wěn)定聲場。空間內(nèi)的流速與空間中的穩(wěn)定聲場的聲壓幅值和聲波相位存在著特定函數(shù)關(guān)系,利用超聲檢測手段可以間接獲取當(dāng)前時(shí)間空間內(nèi)流體流速,對(duì)聲波在近場空間內(nèi)傳播特性的研究有一定的應(yīng)用前景和參考價(jià)值。
【圖文】：

在平行板間多次反射之后的時(shí)間、振幅、相位以及型超聲波風(fēng)速風(fēng)向測量儀器的深入了解[12]-[14]。束流體內(nèi)聲波的傳播的波形分析國內(nèi)外還比較少，易。針對(duì)類似問題的解決辦法，大多是選擇建立數(shù)學(xué)行有限元仿真。例如對(duì)沿拋物面軸線球面波反射聲場學(xué)模型，對(duì)其時(shí)域解析之后，得到球面波在拋物面在共振式風(fēng)速儀的研制方面較為先進(jìn)，目前推出的超聲波在平行板之間共振的物理現(xiàn)象，求出平行板之傳感器可通過緊湊的風(fēng)傳感器實(shí)現(xiàn)較高的準(zhǔn)確度和移動(dòng)零部件、內(nèi)置加熱器、可抵抗多種環(huán)境因素，且即使在最為惡劣的氣候中仍能運(yùn)行多年的產(chǎn)品。 2%。圖 1-4 是型號(hào)為 FT742 共振式超聲波風(fēng)速儀。

聲波會(huì)在平行板之間來回反射并進(jìn)行疊加，因此后的聲壓狀態(tài)沒有實(shí)質(zhì)性意義。所以，需要求得聲成的聲壓方程才能解決實(shí)際問題，并對(duì)超聲波接收的是特定頻率的超聲波，，聲波在觸碰到平面后進(jìn)到的聲波必定是反射過 1、3.....（2n-1）次的聲波反射之后聲波的疊加所形成的。因?yàn)榘l(fā)射和聲波在率，只會(huì)影響聲波的相位和聲壓。因此，各次反射，形成周期穩(wěn)定的相干波。向上的線性傳播在現(xiàn)代聲學(xué)理論中處理已經(jīng)相當(dāng)成播方式相對(duì)較為復(fù)雜，在推導(dǎo)出上述聲壓和發(fā)射次B 進(jìn)行多次反射之后的聲壓疊加，以求得疊加之后平板板之間的聲壓的分布進(jìn)行仿真。
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：O422

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本文編號(hào)：2680538