功率超声系统辐射声场测量及评价技术研究

发布时间：2024-10-03 00:34

　　随着超声加工技术的发展,功率超声加工工艺已经广泛地应用于工业制造生产的各个领域。该类工艺设备的核心部件是超声振动设备,而超声振动设备性能的优劣基本决定了加工工艺的高低。因此对超声振动设备的辐射声场分布研究以及建立能够衡量超声振动设备性能的评价指标对于提高超声加工的效率具有重要意义,同时对于优化超声加工设备的设计也有较大的参考价值。目前,针对超声振动设备的性能评价研究主要是定性评价和单指标定量评价,还没有一个能够定量评估超声设备性能的综合指标。因此本文首先从超声信号处理为起点,利用双水听器法来测量声场中的声强值点,结合超声振动设备的声场模拟仿真对比分析,以平均声强值和声场均匀度为基础建立评价指标,实现对功率超声振动设备的评价技术研究。本文通过超声波传感器来采集复杂环境下的超声信号,首先使用门限梯度检测方法进行奇异值剔除处理,然后使用快速傅里叶变换对信号的频域进行分析,利用改进的小波阈值法对超声信号进行去噪处理,接着利用五点三次平滑算法对去噪后的信号作平滑处理,平滑后的信号可以通过本文选择的声强测量方法(技术)来计算声强。此外,本文对圆形换能器的指向性进行分析,研究换能器尺寸和辐射频率对换能...

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
    1.3 本课题研究意义
    1.4 本文研究内容和内容安排
2 功率超声和声强测量基本理论
    2.1 超声基础知识简介
        2.1.1 超声振动系统组成
        2.1.2 空化效应原理及影响因素
        2.1.3 功率超声介绍
        2.1.4 功率超声应用领域
    2.2 声场理论及其测量方法
        2.2.1 超声波声场理论
        2.2.2 声场测量方法
    2.3 本章小节
3 超声信号采集和处理
    3.1 超声信号采集和预处理
        3.1.1 信号采集和分析
        3.1.2 梯度法剔除奇异值点
    3.2 傅里叶变换信号分析
        3.2.1 傅里叶变换
        3.2.2 快速傅里叶变换(FFT)
    3.3 小波变换与去噪研究
        3.3.1 小波变换基础理论
        3.3.2 传统去噪方法分析
        3.3.3 基于小波阈值法的改进
        3.3.4 改进方法实验结果对比
    3.4 五点三次平滑算法处理
    3.5 本章小结
4 超声振动系统三维声场分布和仿真分析
    4.1 声源辐射声场指向特性
        4.1.1 换能器指向性函数
        4.1.2 换能器指向性仿真分析
    4.2 单活塞振元辐射声压分布
    4.3 超声振动系统三维声场重建和仿真分析
        4.3.1 柱形换能器辐射声压分布
        4.3.2 换能器声压分布的黎曼和近似法
    4.4 超声振动系统声压结果分析
    4.5 本章小结
5 功率超声设备评价指标设计及实验结果分析
    5.1 功率超声设备评价指标设计
    5.2 克里金插值算法原理
    5.3 功率超声设备声强测量方案设计
        5.3.1 测量环境搭建
        5.3.2 声强测量方案设计
    5.4 功率超声设备声强测量实验结果分析
        5.4.1 反应釜测量实验结果及整体声强分析
        5.4.2 反应釜纵向声强分析
        5.4.3 反应釜横向声强分析
    5.5 功率超声设备评价指标
        5.5.1 声场均匀度分析
        5.5.2 评价指标结果
    5.6 本章小结
6 总结与展望
    6.1 本文工作总结
    6.2 未来展望
致谢
参考文献
附录



本文编号：4006545