實(shí)驗(yàn)名稱：孔隙介質(zhì)中圓柱散射體聲散射特性測(cè)量方法及超聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)傳能效用的實(shí)驗(yàn)研究與分析

　　引言：針對(duì)被泥沙覆蓋或腐蝕環(huán)境下圓柱體聲散射特性研究不足的難題，本研究構(gòu)建了無限大孔隙介質(zhì)包裹圓柱散射體的理論模型，并利用孔隙介質(zhì)彈性波動(dòng)理論（Biot理論）結(jié)合邊界條件，實(shí)現(xiàn)了背向散射譜的獲取與數(shù)值模擬，重點(diǎn)通過試驗(yàn)驗(yàn)證了模型對(duì)散射體位置的精確識(shí)別能力，從原理上解決了孔隙介質(zhì)復(fù)雜性導(dǎo)致的散射場(chǎng)分布問題，為地質(zhì)勘探和柱狀結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)提供了高精度實(shí)時(shí)檢測(cè)方案。

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>本研究旨在探究孔隙度、無量綱頻率ka等參數(shù)對(duì)孔隙介質(zhì)中圓柱散射體聲散射特性的影響，通過搭建超聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并結(jié)合變分模態(tài)分解與全聚焦成像算法，驗(yàn)證理論模型的正確性、散射體位置的識(shí)別精度與實(shí)時(shí)檢測(cè)能力，為地質(zhì)勘探和柱狀結(jié)構(gòu)體的無損檢測(cè)提供高精度在線監(jiān)測(cè)方案。

　　測(cè)試設(shè)備：信號(hào)發(fā)生器、高壓功率放大器(ATA-4315)、發(fā)射與接收探頭、被測(cè)試件、示波器，上位機(jī)。

　　實(shí)驗(yàn)過程：實(shí)驗(yàn)通過搭建超聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究孔隙介質(zhì)中圓柱散射體的聲散射特性，結(jié)合變分模態(tài)分解與全聚焦成像算法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理。系統(tǒng)標(biāo)定后，通過改變探頭夾角獲取散射信號(hào)，并記錄時(shí)域波形進(jìn)行算法分析。理論與試驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比驗(yàn)證了散射幅度比的一致性，證實(shí)了模型的正確性。最終通過信號(hào)重構(gòu)成像精準(zhǔn)識(shí)別散射體位置，并分析聲波傳播衰減特性。實(shí)驗(yàn)在可變孔隙度和無量綱頻率ka條件下驗(yàn)證了系統(tǒng)穩(wěn)定性與可靠性，通過實(shí)時(shí)性分析和精度評(píng)估，證實(shí)該方法適用于地質(zhì)勘探和柱狀結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)。

圖1：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)整體示意圖

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)通過超聲實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)結(jié)合變分模態(tài)分解與全聚焦成像算法，驗(yàn)證了孔隙介質(zhì)中圓柱散射體聲散射理論模型的正確性。研究結(jié)果表明：在不同探頭夾角（5°、30°、60°）條件下，試驗(yàn)捕獲的時(shí)域信號(hào)與理論預(yù)測(cè)的散射幅度比變化趨勢(shì)一致，歸一化后具有高度吻合性，證實(shí)了模型對(duì)散射場(chǎng)分布規(guī)律的有效表征。

圖2：捕獲的時(shí)域信號(hào)對(duì)比圖

圖3：重構(gòu)散射界面

　　產(chǎn)品推薦：ATA-4315

圖：ATA-4315高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

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