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文献检索:
  • 高次谐波体声波谐振器的有效机电耦合系数
  • 高次谐波体声波谐振器HBAR(High—overtone Bulk Acoustic Resonator)由基底、压电薄膜和卜r电极组成,系统地研究了它们的结构参数(厚度)和性能参数(特性阻抗)对HBAR的重要性能参数有效机电耦合系数K2eff的影响。框谐振频率附近,通过将HBAR的分布参数等效电路简化为集总参数等效电路得到了它们之间的关系表达式,分析了K2eff在所关心频率最近谐振点的变化情况。结果表明,保持压电薄膜厚度不变,连续增加基底厚度,K2eff呈振荡(非单调)下降,当基底厚度达到一定值时Ⅳ量与厚度成反比下降;保持基底厚度不变,连续增加压电薄膜厚度,K2eff的峰值随基底和雕电层的特性阻抗之比增加快速下降,到达极小值后缓慢增加;选择低阻抗的熔融石英作为基底可以获得较大的凡甬;与A1电极相比,Au电极选择适当厚度可以获得较高的K2eff。上述揭示的一些规律为HBAR的优化设计提供了理论依据。
  • 用于裂纹方向识别的超声散射系数分析方法研究
  • 本文主要利用超声相控阵技术进行了裂纹方向识别研究。首先,对线性超声相控阵探头采集的全矩阵数据进行了全聚焦成像,确定缺陷的位置。然后将线性阵列划分为若干子阵列,研究了缺陷位置处子阵列的散射系数分布,从中提取出缺陷的方向信息。在此基础上,研究了子阵列参数选择(子阵列包含晶片数及相邻子阵列间隔晶片数)及探头位置对裂纹方向识别的影响。通过对散射系数分布图中提取的3个特征指标,角度测量误差、角度分辨率及相对脊带宽度,进行主成分分析,评价了子阵列参数设置(如子阵列包含晶片数及相邻子阵列间隔晶片数)对裂纹方向识别的影响,优化出最佳的检测位置及子阵列参数设置。仿真和检测实验结果表明,当相邻子阵列间隔晶片数为1,包含晶片数为11个时,可以利用超声散射系数分布进行裂纹方向的准确测量,测量误差小于2%。
  • 特征空间最小方差波束形成与相关系数特征值加权相融合的超声成像算法
  • 为了进一步提高超声成像的质量,提出一种信号特征空间的最小方差波束形成与相关系数特征值加权相融合的超声成像算法。利用超声回波信号具有一定的相关性,而相关系数空间最大特征值可以反映回波信号相关性较强的性质,将该特征值作为自适应加权系数对信号特征空间最小方差波束形成(EIBMV)的结果进行加权成像,得到高质量的成像结果。通过对散射点目标和斑目标的FieldII仿真,结果表明该算法相对于EIBMV算法,亮斑对比度提高了4.22dB,暗斑对比度提高了1.88dB,并且进一步提高了横向分辨率。
  • 一种浅海声矢量场干涉结构提取方法
  • 针对浅海Pekeris环境下声矢量场的干涉特征,基于简正波理论分析了在频率一距离域上声强谱、质点振速自谱、复声强谱和波阻抗谱干涉结构的形成机理,探讨了对干涉结构的波导不变量表征,并进行了宽带辐射声场干涉结构的海上测量试验。仿真研究和海试数据分析均表明,在频率一距离域上,上述4类物理量都会呈现稳定的、可用波导不变量β表征的干涉结构,而复声强独有的纯干涉分量更能体现波导的干涉效应。最后引入多尺度线性滤波器对海试实测LOFAR图进行处理,处理结果表明该滤波器可有效地增强干涉特征,更利于检测和提取干涉图案中的条纹信息。
  • 浅海波导中简正波相干分量的奇异值分解提取方法
  • 浅海波导中的简正波相干特性是水声学研究的重要对象之一。提出了一种不需任何先验信息即可从一定带宽声信号中分离、提取各简正波相干分量的方法。首先利用信号功率谱数据构造一个厄米特矩阵;然后对该矩阵作奇异值分解,所得诸奇异向量即分别惟一地对应了声场中某2号简正波的相干分量。推导证明了本文方法的基本原理,通过数值仿真和海上试验验证了其有效性,最后讨论了简正波相干分量提取结果在声源被动测距方面的应用。
  • 利用环境噪声互相关实现散射体无源成像
  • 最近研究表明利用环境噪声的互相关可以恢复两点之间的时域格林函数(声脉冲响应),这一原理在文献中被称为格林函数恢复。基于此原理,通过对多个传声器所接收的环境噪声进行互相关处理,获取与散射体相关联的散射波的到达时延信息,结合最小二乘反演算法和改进克希霍夫移位算法,分别获得道路交通噪声场中石柱以及海浪噪声场中塑料桶的空间位置,且其估计结果与实际测量相一致。实验结果表明将环境噪声作为探测信号进行散射体无源成像是可行的。这为设计室内无源声监测系统以及通过海洋环境噪声实现对水中静默目标成像提供了新思路和有益参考。
  • 一种海洋环境噪声分步反演地声参数方法
  • 分析不同海底参数对环境噪声垂向空间特性的敏感度,根据海底密度对环境噪声垂直指向性的小掠射角部分不敏感,而对等效海底损失的大掠射角部分相对敏感的特点,提出了一种海洋环境噪声分步反演地声参数方法:先用环境噪声垂直指向性小掠射角部分反演海底声速、衰减;之后利用大掠射角部分来反演海底密度。仿真算例和海上实验数据处理结果验证了该方法的有效性。结果表明:分步反演加强了匹配物理量对海底参数敏感部分的关注,在反演结果精度(海底密度)以及反演效率上都有所改善,具有一定可行性。
  • 虚拟时间反转水声信号检测
  • 针对目标辐射声信号特性未知的情况,在不增加额外水声换能器的条件下,研究提高水听器阵列对水声信号检测性能的方法。首先,按照经典二元检测问题处理方法分析了常规能量检测方法的性能,在此基础上,根据虚拟时间反转处理原理,对处理后的信号构建检测统计量,推导得到了虚拟时间反转检测方法的理论门限和检测性能的表达式,并通过与常规能量检测的对比分析了虚拟时间反转检测的处理增益。使用计算机仿真实验从声源频率、接收阵列阵元数、目标距离与深度等方面分析了两种方法的检测性能。结果表明,所提出的算法相对于常规能量检测算法在性能上有显著优势,且接收阵元数是对算法性能影响最为明显的因素。
  • 一种基于双引导声源和warping变换的拷贝声场计算方法
  • 提出了在均匀浅海环境中只知道少量环境参数的情况下,利用不同距离上的两枚引导声源和warping变换的拷贝声场计算方法。这种方法主要基于简正波估计技术,从声场衰减信息和相位信息两个方向来重构拷贝声场,从而与目标声场匹配进行定位。其优点在于能避免传统的匹配场定位技术中拷贝场计算时对环境模型和环境参数的依赖。在简正波估计技术中采用warping变换的处理方式,数值仿真主要采用线性Bartlett匹配处理器分析了目标定位效果,在信噪比高于10-15dB的情况下,定位效果良好。
  • 一种快速稀疏贝叶斯学习的水声目标方位估计方法研究
  • 针对以具有时序结构的稀疏贝叶斯学习(Temporallymultiple sparse Bayesian learning,TMSBL)为重构算法的水声目标DOA(Direction—of-arrival)估计方法存在运算速度慢的问题,结合块稀疏贝叶斯学习(Block—spare Bayesian learning,BSBL)理论框架下DOA估计模型与特点,采用MacKay提出的定点方法(Fixed—pointmethod)对TMSBL算法中的核心超参量进行求解,提出一种快速的水声目标方位估计稀疏贝叶斯学习的方法,该方法具有运算速度快,重构概率高的特点,并通过实验仿真从运算时间、失败率和均方根误差等方面与TMSBL算法进行比较,验证了该方法的可行性与有效性。
  • 一种线性最小二乘法的声源目标精确定位方法
  • 在分析了声音能量距离衰减模型的基础上,提出了一种声源发射能量未知下的声源目标位置精确定位计算方法。将声音能量定位模型转化为非约束线性最二乘法估计问题,其定位结果直接用代数解表示。同时对非约束线陛最小二乘法下的参数进一步优化,提出了约束线性最小二乘法以提高定位精度。对信标节点位置坐标存在高斯噪声下的定位计算方法进行了改进以减少定位误差。仿真验证了该定位计算方法的有效性,数值模拟了不同观测信号噪声和信标节点位置噪声对定位误差的影响。结果同时表明,约束线性最lJ~z.乘法比非约束线性最iJ~z.乘法的定位误差更小,更接近于定位误差的克拉美罗下界值。
  • 改进的多输入多输出正交频分复用水声通信判决反馈信道估计算法
  • 针对最小均方误差准则下(Minimum Mean SquareError,MMSE)判决反馈信道估计算法在多输入多输出正交频分复用(Multiple—input Multiple-output Orthogonal Frequency Division Multiplexing,MIMO—OFDM)低信噪比水声通信环境下存在误码遗传缺陷,提出了一种基于压缩感知理论的改进的MMSE判决反馈信道估计算法。通过结合浅海水声信道的稀疏性特点,利用编码校验后的信息与原始信息实现了对信道估计的判决反馈更新,采用匹配追踪算法改进MMSE判决反馈追踪信道估计技术,实现了抑制传统判决反馈信道估计算法在迭代更新及传递过程中存在的误码遗传的目的。仿真和水池实验结果证实:改进的MMSE判决反馈追踪信道估计算法不仅可以有效的抑制误码遗传,对抗突发噪声,跟踪信道的缓慢时变,同时大幅降低了导频占用率,提高了通信质量。
  • 锥变截面管形超声振动系统的设计
  • 设计了一种锥变截面管形超声振动系统,振动系统由夹心式压电换能器和锥形变截面金属圆管组成。推导了锥变截面管形超声振动系统的等效电路和谐振/反谐振频率方程。利用等效电路法、有限元法对锥变截面管形超声振动系统进行了分析设计并制作了相应的实验样品。研究结果表明,锥形变截面管的等效电路为一种新型的非互易二端口等效网络;锥变截面管形超声振动系统具有较好的频率隔离性、较大的位移振幅和均匀的振动位移输出。该超声振动系统可望在超声连续缝焊、环形部件的超声切割和超声钻孔等领域获得应用。
  • 单载波频域均衡压电声透通信研究
  • 研究了单载波频域均衡压电声透通信技术,将系统复杂度集中至介质一侧,并实现高速压电声透通信。分析了压电声透系统信道特性,通过变步长自适应滤波器,有效降低了信道响应的计算量并提高了收敛速度。提出一种改进的单载波频域均衡相关同步算法,可涵盖已有的多种同步方案并提出最佳同步的帧结构判决方案。在此基础上,结合训练序列信息和能量判决方法,提出了针对压电声透通信系统的综合同步算法。同时针对实际应用中的采样起始点偏移和频率偏差累积问题,提出了相应的优化策略。实验中采用中心频率为500kHz的换能器,在4cm厚钢板两侧可达到1.298Mbps的最大传输速率,表明该算法能有效抑制码间干扰,降低误比特率。
  • 一种区分性互补系统构造与融合的语音识别方法
  • 在区分性训练的框架下,提出了一种基于混淆信息加权的互补系统构造方法。首先通过统计音素对的混淆信息,利用混淆信息给音素对加以不同的惩罚权重,分别以基线系统中的3个最优识别结果作为参考,计算混淆信息加权后的音素准确率,同时以正确的标注为参考计算标准的音素准确率。然后通过同时最大化混淆信息加权后的音素准确率和最小化标准音素准确率,构建模型层互补系统,并进一步通过结合RDLT(region—dependent lineartrans form)特征变换过程构造特征层的互补系统。实验结果表明,与互补最小音素错误准则相比,融合模型层互补系统后识别率提高了0.76%,同时融合特征层和模型层的互补系统识别率提高了1.35%。本方法可以增大互补系统间的差异性,提高系统融合后的识别性能。
  • 多反复结构模型的精确音乐分离方法
  • 针对基本反复模型音乐分离方法自适应性差的问题,提出一种基于美标度倒谱系数(MFCC)的多反复结构模型的音乐分离方法。首先,提取出音乐信号的MFCC系数矩阵(39维的数据构成);然后利用余弦特性得到其相似矩阵,进而将相似度一致的片段划分到一起,建立不同的反复结构模型;之后结合理想二元掩蔽(IBM)分离出背景音乐及歌声的频谱,相应的时域信号则由傅里叶逆变换获得;最后,在不同类型、长度的音乐文件上测试了算法性能,将提出的算法与Rafii的反复算法和Ozerov的灵活窗非负矩阵分解方法进行对比。实验结果表明,改进方法在分离性能上最高提高3dB左右,并且对于曲调变换大的音乐提高效果更为明显,从而证实了改进方法是一种有效的音乐分离方法,并且更具稳定性。
  • 《人工听觉-新视野》
  • 听觉让我们可以进行言语交流、音乐欣赏、感受环境等声音感知活动。在正常的听觉通路中,声音的机械振动主要通过耳廓、耳道、鼓膜和听骨链的传导进入耳蜗,振动信号在耳蜗中被转换为神经电信号,电信号被听觉神经系统逐渐上传至中枢,经处理形成听觉。
  • 2015年全国压电和声波理论及器件应用研讨会举行
  • 2015年10月30日至11月2日由中国力学学会、中国声学学会和IEEEUFFC分会发起,由山东大学主办,宁波大学协办,晶体材料国家重点实验室和物理学院共同承办的2015年全国压电和声波理论及器件应用研讨会(SPAWDA2015)在山东济南召开。
  • 高次谐波体声波谐振器的有效机电耦合系数(李鉴;汪承灏;刘梦伟)
    用于裂纹方向识别的超声散射系数分析方法研究(焦敬品[1,2];马婷;李光海;吴斌;何存富)
    特征空间最小方差波束形成与相关系数特征值加权相融合的超声成像算法(郑驰超;彭虎)
    一种浅海声矢量场干涉结构提取方法(祝捍皓[1,2];朴胜春[3,4];张海刚[3,4];刘伟[3,4])
    浅海波导中简正波相干分量的奇异值分解提取方法(高伟)
    利用环境噪声互相关实现散射体无源成像(李国富;黎洁;高大治;王宁[1,2])
    一种海洋环境噪声分步反演地声参数方法(江鹏飞;林建恒;马力[2,3];殷宝友;蒋国健)
    虚拟时间反转水声信号检测(张晓勇;罗来源)
    一种基于双引导声源和warping变换的拷贝声场计算方法(姚美娟[1,2,3];鹿力成[1,2];马力[1,2];郭圣明[1,2])
    一种快速稀疏贝叶斯学习的水声目标方位估计方法研究(王彪[1,2];朱志慧;戴跃伟)
    一种线性最小二乘法的声源目标精确定位方法(吴晓平;顾治华;舒红波;冯海林[1,2])
    改进的多输入多输出正交频分复用水声通信判决反馈信道估计算法(乔钢 王巍 刘凇佐 Rehan Khan 王玥)
    锥变截面管形超声振动系统的设计(许龙;常燕;郭林伟;王月兵;徐方迁)
    单载波频域均衡压电声透通信研究(余紫莹;吴鸣;杨军)
    一种区分性互补系统构造与融合的语音识别方法(陈斌;陈琦;张连海;屈丹;李弼程)
    多反复结构模型的精确音乐分离方法(张天骐;徐昕;吴旺军;刘瑜)
    《人工听觉-新视野》(曾凡钢 【美】ArthurN.Popper 【美】RichardR.Fay 平利 沈翌 孟庆林 王宁远 王帅 冯海泓 陈友元)
    2015年全国压电和声波理论及器件应用研讨会举行(李红浪)
    《声学学报》封面
      2010年
    • 01

    主办单位:中国科学院声学研究所

    主  编:马大猷

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