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本文在查阅了大量文献的基础上,综述了国内外常用水听器的类型、水听器的性能参数以及水听器的使用,并详细介绍了水听器的常用校准技术。结合本实验室的条件做了一些水听器的校准实验,文中给出了具体的实验装置、实验步骤、实验结果、结果分析以及误差分析等各方面的内容。我还用冲击响应函数积分法计算了聚焦换能器会聚球面波自由场互易校准中的衍射修正系数。另外,本文还对特殊设计的适用于高强度聚焦超声(HIFU)场测量的PVDF水听器进行了灵敏度的理论计算,并与用互易校准法和比较校准法所得到的水听器灵敏度进行了比较。对于超声场的测量,水听器灵敏区的尺寸是一个重要的指标,本文对声场测量中所允许的水听器的最大尺寸确定进行了介绍。
下面对本文各章节的内容做简要的概括:
1.水听器研究概述:本章对各种类型的水听器,包括针状水听器、PVDF薄膜水听器、多元水听器、光纤水听器以及特殊用途的水听器都做了论述。并对水听器的灵敏度、指向性等性能参数以及水听器在使用中应该注意的问题等做了介绍。
2.水听器的校准技术:本章对常用的水听器校准技术中的互易法、声场扫查法、光学干涉法、时间延迟谱分析(TDS)法以及利用声波的非线性传播法等校准技术的原理做了逐一介绍。就本人目前所能检索到的文献而言,水听器的时间延迟谱分析(TDS)校准法在国内的文献中还没有见到。
3.水听器的实验校准及其结果分析:本章重点对两个水听器的互易校准法和高强度聚焦水听器的平面扫查校准法实验装置、实验步骤及其结果分析进行了论述,使本文的读者对水听器的校准技术在第二章原理叙述的基础上获得更加具体的感性认识。
4.新型高强度水听器设计的理论研究:本章内容是我工作的重点,主要介绍了一种利用变幅杆原理,使用不锈钢材料作为主体的适用于高强度聚焦超声场测量的特殊设计的水听器灵敏度的理论计算。给出了该种类型灵敏度的表达式以及某一特定尺寸水听器灵敏度的具体数值,并与实验校准得到的水听器灵敏度进行了比较。5.声场测量中允许的水听器最大尺寸的研究:在该章中,本人参阅有关文献,利用基于声传播路径的两个标准,分别得出了测量平面活塞发射换能器声轴上声场的水听器所允许的最大尺寸。并以此为依据得出了一些相关的结论。