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          Spectrum儀器數(shù)字化儀和任意波形發(fā)生器在楊百翰大學聲波研究中的應用

          作者: 時間:2018-09-19 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

            美國楊百翰大學物理與天文系的聲學研究小組正在從事有關(guān)時間反轉(zhuǎn)(Time Reversal)方面的研究,用以聚焦房間內(nèi)的高振幅波聲。時間反轉(zhuǎn)(TR)將來自不同方向的波聚焦于特定位置而產(chǎn)生一個球面波虛擬源,而后再通過這個位置發(fā)散出去。為了產(chǎn)生此類聲波并獲取準確的結(jié)果,楊百翰大學選擇了儀器生產(chǎn)的任意波形發(fā)生器以及數(shù)字化儀卡作為其實驗器材。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201809/392080.htm

            楊百翰大學副教授Brian Anderson表示:“此前我研究和對比了不同類型的信號生成卡和采集卡,最終決定使用儀器所提供的設(shè)備。儀器的設(shè)備在超聲波頻率領(lǐng)域的表現(xiàn)卓越,且兼具成本效益。其產(chǎn)品具有多通道、同步生成和采集、高采樣頻率等特定,成為了我們發(fā)展超聲無損檢測技術(shù)的首選。此外,我們還將這些數(shù)字化儀卡應用于室內(nèi)聲音的非線性聲學測量,其高采樣頻率有助于捕獲我們遇到的陡峭波形。

            楊百翰大學的實驗在混響室中產(chǎn)生了高振幅的聲音焦點。TR方法專注于研究通過向前和向后而遠程放置的信號源所產(chǎn)生的聲波。在前步過程中,可獲得源和接收器的脈沖響應(或頻域傳遞函數(shù))。此后,脈沖響應會及時反轉(zhuǎn)。如果需要,還能夠進行其他的處理。在后步中,反向脈沖響應從源向外發(fā)散,在接收器位置實現(xiàn)聲音聚焦。

            為了獲得高焦距振幅,楊百翰大學設(shè)計了一個實驗裝置。該裝置由8個帶有喇叭的同軸壓縮驅(qū)動器,一個動態(tài)范圍上限為175 dB的GRAS自由場傳聲器,以及用于測量的前置放大器組成。

            實驗所使用的信號產(chǎn)生于MATLAB,通過2個四通道的Spectrum M2i.6022-exp 20MS/s任意波形發(fā)生器輸出。Spectrum任意波形發(fā)生器輸出了兩個四通道的CROWN/皇冠 CT4150放大器。

            傳聲器信號采集是通過一個采樣率為50kHZ的四通道M2i.4931-exp 16位數(shù)字化儀卡完成。

            根據(jù)楊百翰大學的研究發(fā)現(xiàn),為了生成最大振幅的聚焦聲音,最佳的脈沖響應修正方法是通過切割標志法的技術(shù)獲得。該實驗最終所獲得的最佳切割闕值能夠達到9.05 kPa (高峰173.1 dB )。

            通過實驗得出的在低振幅下和經(jīng)過適當縮放所獲得的最高振幅結(jié)果,充分證明了在高振幅的情況下TR聚焦是一個非線性過程。

            波聚焦的能力為眾多領(lǐng)域的發(fā)展提供了無限可能,如通信、超聲、無損檢測(NDT)、醫(yī)學和音頻。舉例來說,在生物醫(yī)學應用中,聚焦超聲可用于治療腎結(jié)石或腦腫瘤。在無損檢測領(lǐng)域TR處理被用于定位和判斷固體物質(zhì)中的缺陷。此外,它還能被用于無損檢測評估所使用的高振幅超聲聚焦非接觸源。



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