強力電磁誘導トランスジューサによって形成される非線形集束音場の時間応答解析と実験

强电磁感应换能器形成非线性聚焦声场的时间响应分析与实验

基本信息

批准号：
08750276
负责人：
土屋隆生
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに開発された有限要素法による電磁誘導トランスジューサの応答解析シミュレータに媒質の非線形効果を組み入れた。衝撃波は立ち上がり時間が短いことから、精度良い解析のために2次要素を採用して音場を離散化し、安定な計算のために数値減衰の手法を採用した。2,3の数値実験を行い、トランスジューサの振動特性とそれによって形成される非線形音場との関係を検討した。その結果、トランスジューサの振動板に伸び振動が励起されると効率よく非線形音波が放射されることがわかった。つぎに、開発された数値シミュレータの妥当性を検証するために、電磁誘導トランスジューサを試作した。振動板にはアルミニウム板を直径数十cmの球面状に整形したものを用いた。振動板の振動モードが音場に与える影響を検討するために、加振器を使用して2,3の振動モードを振動板に励起し、振動モードの計測を行った。振動モードはレーザードップラー振動計で計測し、音響負荷があるときと無負荷時の応答を比較して、その放射効率についても考察した。広帯域ハイドロホンプローブを用いて衝撃波形を観測し、数値シミュレータの結果と比較検討した。作成したトランスジューサのパワーが小さかったため、十分な衝撃波は得られなかったが、計算結果と実験結果の間によい対応がみられた。

我们使用迄今为止开发的有限元方法将介质的非线性效应纳入电磁感应换能器的响应分析模拟器中。由于冲击波上升时间短，我们采用二次元对声场进行离散化以进行精确分析，并采用数值衰减法进行稳定计算。我们进行了一些数值实验来研究换能器的振动特性与其形成的非线性声场之间的关系。结果发现，当在换能器的振动膜中激励伸缩振动时，非线性声波被有效地辐射。接下来，为了验证所开发的数值模拟器的有效性，对电磁感应换能器进行了原型设计。所使用的隔膜是成形为直径数十厘米的球形的铝板。为了考察振膜的振动模式对声场的影响，我们使用振动器激发振膜中的几种振动模式并测量振动模式。用激光多普勒测振仪测量振动模式，比较有声载荷和无声载荷的响应，并考虑辐射效率。使用宽带水听器探头观察冲击波形，并与数值模拟器的结果进行比较。尽管由于所创建的换能器功率较低而无法获得足够的冲击波，但计算结果与实验结果之间具有良好的一致性。