在地震物理模擬技術中,超聲換能器常被當作震源使用,其聲場特性影響著實驗的操作與結(jié)果分析。地震實驗的質(zhì)量與換能器性能緊密相關,其聲場特性影響著震源的選型與實驗操作規(guī)劃;同時,換能器與理想震源的聲場指向性差異及邊界條件等原因使得后期處理結(jié)果總是有一定的偏差。因此震源的聲場特性對實驗技術至關重要,但現(xiàn)階段在地震實驗領域還缺乏有效的震源聲場研究設備;為了解決這一問題,本課題提出了水中換能器聲場測量系統(tǒng)的研制方案。主要針對地震實驗環(huán)境下超聲震源的研究,首先分析了換能器聲場特性參數(shù)與實驗測量的方法,確立了系統(tǒng)框架與功能需求;然后按照框架先對系統(tǒng)的機械構(gòu)架、定位機構(gòu)進行了設計實現(xiàn);再確立了采集、觸發(fā)等多個硬件設備;最后,按照功能需求對系統(tǒng)軟件進行了設計實現(xiàn)。在研制階段,對運動定位模塊做了精心設計,尤其高精度的傳動系統(tǒng)設計滿足了聲場的精密測量要求;控制軟件也實現(xiàn)了多線程交互控制,用戶界面簡潔易懂,能靈活實現(xiàn)多種運動流程采集任務。本文最后也對設備進行了一系列功能驗證和給出了換能器聲場測量的操作及數(shù)據(jù)處理方法,證明了該設備符合設計需求。 

【文章來源】：中國石油大學(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 選題目的和意義
    1.2 換能器聲場測量研究現(xiàn)狀
        1.2.1 聲場特征的理論計算
        1.2.2 聲場輻射特性的實驗測量法
        1.2.3 水中聲場特性的測量法
    1.3 主要研究內(nèi)容和技術路線
        1.3.1 研究內(nèi)容
        1.3.2 技術路線
        1.3.3 論文章節(jié)安排
第2章 換能器聲場特性理論研究及測量原理
    2.1 圓形超聲探頭的聲場分布理論
        2.1.1 圓形平面探頭的聲場理論分析
        2.1.2 換能器聲場的結(jié)構(gòu)和指向性
    2.2 換能器聲場測量研究
        2.2.1 超聲探頭聲場特性參數(shù)
        2.2.2 水中聲場測量系統(tǒng)原理
    2.3 本章小結(jié)
第3章 機械運動定位系統(tǒng)
    3.1 系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)分析
        3.1.1 運動軸分析
        3.1.2 機械布局
        3.1.3 傳動系統(tǒng)
    3.2 滾珠絲杠特點及選擇
        3.2.1 滾珠絲杠特點
        3.2.2 滾珠絲杠選型
    3.3 擺臂w軸
    3.4 步進電機及其選型
        3.4.1 步進電機特點
        3.4.2 電機選型
        3.4.3 電機驅(qū)動器介紹
        3.4.4 Ezi -Servo系列馬達及驅(qū)動
    3.5 運動控制器
        3.5.1 控制器結(jié)構(gòu)分類
        3.5.2 DMC-2163 運動控制器
    3.6 本章小結(jié)
第4章 軟件系統(tǒng)設計實現(xiàn)
    4.1 軟件系統(tǒng)設計框架介紹
        4.1.1 軟件系統(tǒng)設計要求
        4.1.2 控制系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境
    4.2 ctrl端功能實現(xiàn)
        4.2.1 通信實現(xiàn)
        4.2.2 運動控制連接
    4.3 ctrl端運動管理實現(xiàn)
        4.3.1 運動控制實現(xiàn)
            4.3.1.1 控制器開發(fā)環(huán)境
            4.3.1.2 單軸控制實現(xiàn)
        4.3.2 流程運動實現(xiàn)
            4.3.2.1 定點流程實現(xiàn)
            4.3.2.2 連續(xù)流程(FlyOn)實現(xiàn)
        4.3.3 觸發(fā)信號標志位
            4.3.3.1 定點觸發(fā)信號
            4.3.3.2 高速觸發(fā)標志位
    4.4 用戶端實現(xiàn)
        4.4.1 VEE用戶界面實現(xiàn)
        4.4.2 VEE通信實現(xiàn)
    4.5 ctrl管理機制
        4.5.1 線程同步機制
        4.5.2 報錯管理機制
    4.6 本章小結(jié)
第5章 水中換能器聲場測量系統(tǒng)分析
    5.1 水中超聲換能器聲場測量系統(tǒng)
    5.2 系統(tǒng)性能分析驗證
        5.2.1 傳動精度分析
        5.2.2 放大器性能分析
        5.2.3 數(shù)據(jù)采集測試
        5.2.4 流程運動采集測試
    5.3 水中探頭聲場特性的測量
        5.3.1 水中聲場測量路徑規(guī)劃
        5.3.2 水中探頭聲場特性的測量驗證分析
        5.3.3 系統(tǒng)細節(jié)注意事項
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)
參考文獻
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3283040