检索结果-内蒙古大学图书馆

南京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 1-14页

作者：杜诗沁林志斌近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所南京210093

听觉距离感知在识别潜在危险、确定声源位置、日常活动、人际交流、音乐和艺术表演以及学习与记忆过程中扮演至关重要的角色.因此,结合主观评价和事件相关电位(Event-Related Potential,ERP)分析,通过行为学实验和脑电图(Electroencepha... 详细信息

听觉距离感知在识别潜在危险、确定声源位置、日常活动、人际交流、音乐和艺术表演以及学习与记忆过程中扮演至关重要的角色.因此,结合主观评价和事件相关电位(Event-Related Potential,ERP)分析,通过行为学实验和脑电图(Electroencephalography,EEG)生理测量,探究了听觉距离感知的现象及其潜在机制.主观评价结果表明,被试在近距离条件下的距离感知较为准确.在远距离条件下,感知准确性下降,呈现出与幂函数拟合一致的低估现象.行为学实验结果表明,与近偏差刺激相比,被试对远偏差刺激的响应错误率与反应时间均显著增加.在ERP实验结果中,观察到P1-N1-P2复合体的存在.在无注意力条件下,P3a成分仅在偏差更明显的近偏差刺激处出现,而引入注意力后,无论远偏差还是近偏差刺激,P3a成分均有显现.P3b成分仅在引入注意力的条件下显著,并且随着刺激强度降低和任务难度增加,其时延增加且振幅下降.ERP图像还揭示了大脑半球特异化的现象,结果显示右半球对于距离相关的听觉刺激更为敏感.

关键词：听觉距离感知听觉主观评价听觉事件相关电位声源定位

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一种声表面波NH_(3)传感器的研制及性能优化

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南京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 47-57页

作者：许峥范理徐晓东程利平张淑仪近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所南京210093

氨气(NH_(3))是人类生活与化工生产中最常见的气体之一.高浓度的NH_(3)对人体与环境会产生危害,需要开发高灵敏度的NH_(3)传感器对痕量的NH_(3)进行检测,因此,提出了一种用于室温下检测痕量NH_(3)的声表面波传感器.该传感器是在128°... 详细信息

氨气(NH_(3))是人类生活与化工生产中最常见的气体之一.高浓度的NH_(3)对人体与环境会产生危害,需要开发高灵敏度的NH_(3)传感器对痕量的NH_(3)进行检测,因此,提出了一种用于室温下检测痕量NH_(3)的声表面波传感器.该传感器是在128°YX⁃LiNbO_(3)压电基底上生长一层还原氧化石墨烯(Reduced Graphere Oxide,RGO)敏感层,并通过真空溅射的方法在敏感层上镀一层铂(Pt)来进一步增强传感器的传感能力.实验表明,该传感器具有高灵敏度,在室温下对浓度为50 ppm的NH_(3)能获得8.68 kHz的频率偏移.此外,研究了湿度与背景气对传感器性能的影响,实验结果表明,较高的湿度有利于提高传感器灵敏度,并且传感器在氩气背景气中的灵敏度稍高于在空气背景气中的灵敏度.该传感器的响应与NH_(3)浓度呈线性关系,并且具有良好的可重复性与稳定性.

关键词：声表面波传感器石墨烯 NH_(3)传感器

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基于肋骨为强吸声体的多层介质内非线性声场研究

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物理学报 2025年第4期74卷 171-180页

作者：王浩宇赖宁磊晏张平林伟军刘晓宙南京大学人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室南京210093 成都海克医疗设备有限公司成都610041 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足... 详细信息

在使用高强度聚焦超声进行肋下病灶治疗的过程中,肋骨的遮挡显著影响了治疗的效果,在先前的研究中,肋骨通常被视作完美吸声体,这一模型虽然能够在一定程度上体现肋骨造成的影响,但也同样可能导致对肋后能量的低估.为弥补现有工作的不足,本文提出了一种将肋骨视作强吸声体、而非完美吸声体的数值计算方法,并使用ABS塑料构建的仿肋模型进行了相关实验以比较两类方法的优劣,此外本文还在多层介质模型中研究了肋骨对非线性声场造成的影响.由于肋骨在新模型中具有较大的声衰减系数,现有算法在计算过程中容易出现数值振荡问题,为此本研究使用了算子分离法以提高数值计算的稳定性,并进一步通过矩阵向量化方法在后向隐式差分格式下实现了声场的稳定求解.这些改进不仅提高了数值计算的准确性,还揭示了完美吸声体模型造成的肋后能量低估问题,对于优化临床治疗策略具有重要意义.

关键词：高强度聚焦超声算子分离法非轴对称矩阵向量化

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有界黏性流体中自由球形粒子的声辐射力

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物理学报 2025年第1期74卷 184-193页

作者：刘腾乔玉配宫门阳刘晓宙南京大学声学研究所近代声学教育部重点实验室南京210093 贵州师范大学物理与电子科学学院贵阳550025 南京信息工程大学电子与信息工程学院南京210044

声辐射力的研究是提高粒子操控技术的精确性和有效性的重要基础.基于声波动理论,建立了有界黏性流体中自由球形粒子的声辐射力计算模型,结合球函数的加性定理,推导了平面波垂直入射情况下相应的声辐射力解析表达式.理论计算中考虑了小... 详细信息

声辐射力的研究是提高粒子操控技术的精确性和有效性的重要基础.基于声波动理论,建立了有界黏性流体中自由球形粒子的声辐射力计算模型,结合球函数的加性定理,推导了平面波垂直入射情况下相应的声辐射力解析表达式.理论计算中考虑了小球为自由状态,将粒子的动力学方程作为计算声辐射力的修正项.在考虑流体黏度、粒子材料、粒子位置以及边界等因素对声辐射力影响的基础上进行数值计算.结果表明,随着流体黏度的增大,声辐射力曲线的共振峰被拓宽;相比于液体材料的小球,弹性材料小球的声辐射力的振荡现象更明显;随着阻抗边界反射系数的增大,声辐射力振幅增大;小球位置的不同主要影响其声辐射力的振荡现象.该研究为有界黏性流体中自由粒子的声操控提供了理论基础,并有助于生物医学等领域更好地利用声辐射力操控粒子.

关键词：黏性流体自由球形粒子声辐射力阻抗边界

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通风声超材料屏障研究进展

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科学通报 2025年第12期70卷 1750-1761页

作者：刘晨凯刘晓宙赖耘南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室固体微结构物理国家重点实验室先进微结构协同创新中心南京2100932.中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室北京100190

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取... 详细信息

通风隔音技术能够在保持空气流通的同时有效阻隔噪音,为建筑和工业应用提供舒适且健康的环境.声学超材料作为一类通过精心设计其内部结构来实现特殊物理性质的人工声学材料,凭借其独特的物理性质和亚波长尺寸的特点,在通风声屏障领域取得了突破性的进展.本文综述了该领域的最新研究进展和应用,包括3种主要的物理原理:局域共振型、干涉相消型和相位梯度型,并探讨了从单频设计拓展至宽频设计的方法.此外,本文还介绍了在复杂应用场景下的新设计思路和优化方法,如柔性材料的应用、主动型超材料,以及人工智能和机器学习的设计优化.未来,随着技术的不断进步和跨学科的融合,基于超材料的通风声屏障将在建筑、交通和工业领域发挥更大的作用,为人类提供更加安静和舒适的环境.

关键词：声学超材料声学超表面通风声屏障通风隔音通风降噪

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基于指向性声源的声场分区控制研究

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南京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 15-27页

作者：沈国诚石黎邹海山卢晶雷成友近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所南京210093 武汉第二船舶设计研究所武汉430064

声场分区控制系统向声场中不同区域传播不同的音频信息,由于声源的指向性使它在不同方向辐射的声功率大小不同,针对汽车座舱这一应用场景,研究声源指向性对声场分区控制性能的影响.首先,基于自由场的理论模型进行声场分区控制的仿真,针... 详细信息

声场分区控制系统向声场中不同区域传播不同的音频信息,由于声源的指向性使它在不同方向辐射的声功率大小不同,针对汽车座舱这一应用场景,研究声源指向性对声场分区控制性能的影响.首先,基于自由场的理论模型进行声场分区控制的仿真,针对前区和后区分别为亮区的情况,分析不同位置声源对亮区和暗区声能量的贡献,研究声源指向性对声场分区控制性能的影响并给出定性解释.其次,通过优化两个闭箱扬声器之间的幅值比和相位差,设计具有不同指向性的组合源.最后,在消声室环境中使用组合源进行实验,比较使用不同指向性组合源得到的声场分区控制效果,并与仿真结果进行对比.结果表明,以前区为亮区时,声源指向性对声对比度有显著影响,通过调整组合源的指向性,分区控制效果可优于使用单极子声源得到的控制效果;以后区为亮区时,使用不同指向性声源得到的控制效果没有明显差别.

关键词：声场分区控制组合源指向性声源声对比度控制

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金属增材组件中亚表面缺陷的激光超声合成孔径聚焦成像

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中国激光 2025年第2期52卷 148-156页

作者：陈佳明何坤孙飞扬章晶陈星宇贾康宁范理程利平颜学俊徐晓东张淑仪南京大学物理学院声学研究所近代声学教育部重点实验室江苏南京210093 中航西安飞机工业集团股份有限公司陕西西安710089 南京大学现代工程与应用科学学院江苏南京210093

针对亚表面缺陷无法采用传统的光学方法进行检测,以及传统超声在增材制造(AM)过程中检测的局限性等问题,提出使用激光超声的方法开展含亚表面缺陷的AM样品的检测研究。首先建立了全光学、完全非接触式的激光超声扫描系统,通过调整聚焦... 详细信息

针对亚表面缺陷无法采用传统的光学方法进行检测,以及传统超声在增材制造(AM)过程中检测的局限性等问题,提出使用激光超声的方法开展含亚表面缺陷的AM样品的检测研究。首先建立了全光学、完全非接触式的激光超声扫描系统,通过调整聚焦光斑的尺寸来调制激光超声表面波的波长;其次,利用有限元方法开展了激光超声表面波传播特性研究,分析了缺陷导致的超声模态转换特性,并基于超声表面波与亚表面缺陷的相互作用研究了合成孔径聚焦技术(SAFT);最后,利用SAFT对AM样品中的两个亚表面矩形通孔缺陷(两缺陷设计的埋藏深度均为0.4 mm,尺寸分别为0.3 mm和0.5 mm)进行成像。结果表明,SAFT能够在一次线扫描的数据基础上实现亚表面缺陷的快速成像,所获取的缺陷尺寸与其标定尺寸基本相符,缺陷宽度误差为5%。证明了基于激光超声方法的SAFT在AM样品检测上的可行性,表明激光超声检测技术在AM在线质量分析中具有广阔的应用前景。

关键词：激光超声合成孔径聚焦技术亚表面缺陷增材制造

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基于融合特征矩阵和CNN模型的管道埋藏微裂纹超声导波定位

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南京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 28-37页

作者：颜劲夫艾星何其骏李佳惠胡碗铷李义丰南京工业大学计算机与信息工程学院(人工智能学院) 南京211800 近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所南京210093

针对石化行业管道中埋藏微裂纹的检测和定位问题,提出了一种基于融合特征矩阵和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型的新方法.首先,使用ABAQUS软件建立包含埋藏微裂纹的三维管道仿真模型,并部署传感器阵列采集超声导波... 详细信息

针对石化行业管道中埋藏微裂纹的检测和定位问题,提出了一种基于融合特征矩阵和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)模型的新方法.首先,使用ABAQUS软件建立包含埋藏微裂纹的三维管道仿真模型,并部署传感器阵列采集超声导波信号.然后,提取并融合两类特征因子来构建融合特征矩阵:反映微裂纹非线性特征的零频分量和表征微裂纹位置信息的损伤指数.最后,将该矩阵输入到构建的CNN模型中进行训练和测试,实现了对管道中埋藏微裂纹的精确定位.仿真分析结果表明,与传统的高次谐波分量相比,零频分量对微裂纹的非线性效应更敏感;损伤指数可以放大原始信号中包含的损伤信息,对埋藏微裂纹的定位具有重要价值;CNN模型可以有效地从融合特征矩阵中提取微裂纹的位置信息,确定其空间坐标,为无损检测领域管道微裂纹的定位提供了新的思路.

关键词：零频分量损伤指数融合特征矩阵 CNN

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利用非线性弹簧振子链作为声学超表面产生高次谐波

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南京大学学报(自然科学版) 2025年第1期61卷 38-46页

作者：孙成浩王浩宇费仲晗赖耘刘晓宙近代声学教育部重点实验室南京大学声学研究所人工微结构科学与技术协同创新中心南京大学南京210093 声场声信息国家重点实验室中国科学院声学研究所北京100190

介绍了一种声学超表面的设计方法,其利用多个非线性弹簧振子链在辐射声场中产生谐波.超表面单元是由两个非线性弹簧连接的质量链,该单元具有两个谐振频率.单元振动幅度的基波和二次谐波分量通过多重尺度法求解.通过将较高的谐振频率设... 详细信息

介绍了一种声学超表面的设计方法,其利用多个非线性弹簧振子链在辐射声场中产生谐波.超表面单元是由两个非线性弹簧连接的质量链,该单元具有两个谐振频率.单元振动幅度的基波和二次谐波分量通过多重尺度法求解.通过将较高的谐振频率设置为较低频率的n倍,并以较低的谐振频率激励系统,能量会从低频模式转移到高频模式.非线性引起系统内部共振并带来能量转移,这导致高频模式出现较大的振动幅度.理论与数值结果的一致性验证了该方法的有效性.对弹簧二次非线性系数、单元谐振频率和外界激励频率进行的参数调控,验证了这种非线性系统的鲁棒性.此外,有限元仿真模拟了具有更强的高次谐波传输能力的非线性超表面模型.本研究为实现非线性弹簧振子系统中的谐波提供了思路,将声学超表面的研究范围扩展到非线性动力学.

关键词：非线性超表面多重尺度法内部共振谐波生成

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基于含气泡软媒质的高纯度水下声涡旋束产生

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科学通报 2025年第12期70卷 1772-1781页

作者：王蓉赵澄宇刘京京梁彬程建春南京大学物理学院近代声学教育部重点实验室人工微结构科学与技术协同创新中心南京210093

携带轨道角动量的涡旋声束在声通信、声力操控和微流控等领域具有显著的应用价值,近年来受到了广泛的关注.然而,当前关于涡旋声束的产生和调控研究大多集中在空气环境中,如何高效实现水下高纯度的声涡旋仍然是一个挑战性问题.本文提出... 详细信息

携带轨道角动量的涡旋声束在声通信、声力操控和微流控等领域具有显著的应用价值,近年来受到了广泛的关注.然而,当前关于涡旋声束的产生和调控研究大多集中在空气环境中,如何高效实现水下高纯度的声涡旋仍然是一个挑战性问题.本文提出了一种基于含气泡软媒质的水下高纯度声涡旋束产生方法,通过理论推导含气泡软媒质等效声学参数与结构参数间的对应关系,设计了在低频段具有慢声速特性并能够对水下声波相位进行任意调控的超材料结构单元,基于此构建了能够在亚波长的空间尺度内产生水下声涡旋的超表面.进一步地,发展了基于模拟退火算法的超表面全局优化设计方法,解决了水下环境中由单元间耦合效应所导致的涡旋模式纯度低的问题.最后,通过数值仿真展示了单一阶数和复合阶数涡旋声场的产生,相关结果验证了这种基于优化算法的水下超表面全局设计机制可以显著提升所生成涡旋声束的模式纯度,为水下声涡旋的高效、精准产生提供了新思路.

关键词：含气泡软媒质水下声涡旋束模拟退火算法声学超表面等效媒质法

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