水中超声换能器声场测量系统研制
发布时间：2021-07-14 00:36
在地震物理模拟技术中,超声换能器常被当作震源使用,其声场特性影响着实验的操作与结果分析。地震实验的质量与换能器性能紧密相关,其声场特性影响着震源的选型与实验操作规划;同时,换能器与理想震源的声场指向性差异及边界条件等原因使得后期处理结果总是有一定的偏差。因此震源的声场特性对实验技术至关重要,但现阶段在地震实验领域还缺乏有效的震源声场研究设备;为了解决这一问题,本课题提出了水中换能器声场测量系统的研制方案。主要针对地震实验环境下超声震源的研究,首先分析了换能器声场特性参数与实验测量的方法,确立了系统框架与功能需求;然后按照框架先对系统的机械构架、定位机构进行了设计实现;再确立了采集、触发等多个硬件设备;最后,按照功能需求对系统软件进行了设计实现。在研制阶段,对运动定位模块做了精心设计,尤其高精度的传动系统设计满足了声场的精密测量要求;控制软件也实现了多线程交互控制,用户界面简洁易懂,能灵活实现多种运动流程采集任务。本文最后也对设备进行了一系列功能验证和给出了换能器声场测量的操作及数据处理方法,证明了该设备符合设计需求。
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题目的和意义
1.2 换能器声场测量研究现状
1.2.1 声场特征的理论计算
1.2.2 声场辐射特性的实验测量法
1.2.3 水中声场特性的测量法
1.3 主要研究内容和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 论文章节安排
第2章 换能器声场特性理论研究及测量原理
2.1 圆形超声探头的声场分布理论
2.1.1 圆形平面探头的声场理论分析
2.1.2 换能器声场的结构和指向性
2.2 换能器声场测量研究
2.2.1 超声探头声场特性参数
2.2.2 水中声场测量系统原理
2.3 本章小结
第3章 机械运动定位系统
3.1 系统机械结构分析
3.1.1 运动轴分析
3.1.2 机械布局
3.1.3 传动系统
3.2 滚珠丝杠特点及选择
3.2.1 滚珠丝杠特点
3.2.2 滚珠丝杠选型
3.3 摆臂w轴
3.4 步进电机及其选型
3.4.1 步进电机特点
3.4.2 电机选型
3.4.3 电机驱动器介绍
3.4.4 Ezi -Servo系列马达及驱动
3.5 运动控制器
3.5.1 控制器结构分类
3.5.2 DMC-2163 运动控制器
3.6 本章小结
第4章 软件系统设计实现
4.1 软件系统设计框架介绍
4.1.1 软件系统设计要求
4.1.2 控制系统软件开发环境
4.2 ctrl端功能实现
4.2.1 通信实现
4.2.2 运动控制连接
4.3 ctrl端运动管理实现
4.3.1 运动控制实现
4.3.1.1 控制器开发环境
4.3.1.2 单轴控制实现
4.3.2 流程运动实现
4.3.2.1 定点流程实现
4.3.2.2 连续流程(FlyOn)实现
4.3.3 触发信号标志位
4.3.3.1 定点触发信号
4.3.3.2 高速触发标志位
4.4 用户端实现
4.4.1 VEE用户界面实现
4.4.2 VEE通信实现
4.5 ctrl管理机制
4.5.1 线程同步机制
4.5.2 报错管理机制
4.6 本章小结
第5章 水中换能器声场测量系统分析
5.1 水中超声换能器声场测量系统
5.2 系统性能分析验证
5.2.1 传动精度分析
5.2.2 放大器性能分析
5.2.3 数据采集测试
5.2.4 流程运动采集测试
5.3 水中探头声场特性的测量
5.3.1 水中声场测量路径规划
5.3.2 水中探头声场特性的测量验证分析
5.3.3 系统细节注意事项
5.4 本章小结
第6章 总结
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Galil控制器六自由度机械手的开发与应用[J]. 李渊,武建新,郭宇鸿,李博伟. 机械工程与自动化. 2015(05)
[2]高精度地震勘探仪器研究[J]. 裴云广. 化工管理. 2013(08)
[3]超声无损检测技术的研究进展[J]. 敬人可,李建增,周海林. 国外电子测量技术. 2012(07)
[4]反声障板对球形换能器指向性的影响[J]. 王海清,赵双,唐义政. 声学与电子工程. 2012(02)
[5]基于小球反射法的超声换能器脉冲声场模型研究[J]. 徐圆飞,徐春广,肖定国,张晓露. 仪器仪表学报. 2010(02)
[6]发射换能器指向性现场测试仪的设计与实现[J]. 林顺英,何伟. 电子测量与仪器学报. 2009(06)
[7]滚珠丝杠系统的热特性建模与分析研究[J]. 缪亚雄,孙蓓蓓. 中国制造业信息化. 2008(03)
[8]水听器自由场校准中不确定度的分析与评定[J]. 李军,鞠建波,侯文君. 海军航空工程学院学报. 2007(06)
[9]Visual Studio 2008和．NET Framework 3．5发布 Visual Studio给Vista撑腰[J]. 冯磊. 信息系统工程. 2007(12)
[10]基于单片机的步进电机细分技术[J]. 邓燕妮,章烈剽. 电子元器件应用. 2007(07)
博士论文
[1]高速滚珠丝杠副动力学性能分析及其实验研究[D]. 张佐营.山东大学 2008
[2]圆形厚度模换能器在固体介质中辐射的直达波和边缘波[D]. 张海澜.中国科学院研究生院（声学研究所） 1984
硕士论文
[1]炸药震源激发地震波近场特征试验研究[D]. 牟杰.北京理工大学 2015
[2]电机驱动器测试工装的研制[D]. 唐晨.吉林大学 2011
[3]微型声频定向换能器的声场建模与验证[D]. 徐跃平.电子科技大学 2010
[4]水浸超声探头频率、声场特性的分析及测定研究[D]. 竺科仪.浙江大学 2006
[5]基于多元高斯声束模型的超声检测声场模拟[D]. 于连洋.哈尔滨工业大学 2006
[6]可视化在超声波无损检测的声场模拟中的应用[D]. 宋明霞.中国海洋大学 2005
[7]Windows进程套接字数据劫持技术研究[D]. 唐悦.四川大学 2004
[8]运动控制技术研究及运动控制板卡开发[D]. 闫砺锋.四川大学 2001
本文编号：3283040
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 选题目的和意义
1.2 换能器声场测量研究现状
1.2.1 声场特征的理论计算
1.2.2 声场辐射特性的实验测量法
1.2.3 水中声场特性的测量法
1.3 主要研究内容和技术路线
1.3.1 研究内容
1.3.2 技术路线
1.3.3 论文章节安排
第2章 换能器声场特性理论研究及测量原理
2.1 圆形超声探头的声场分布理论
2.1.1 圆形平面探头的声场理论分析
2.1.2 换能器声场的结构和指向性
2.2 换能器声场测量研究
2.2.1 超声探头声场特性参数
2.2.2 水中声场测量系统原理
2.3 本章小结
第3章 机械运动定位系统
3.1 系统机械结构分析
3.1.1 运动轴分析
3.1.2 机械布局
3.1.3 传动系统
3.2 滚珠丝杠特点及选择
3.2.1 滚珠丝杠特点
3.2.2 滚珠丝杠选型
3.3 摆臂w轴
3.4 步进电机及其选型
3.4.1 步进电机特点
3.4.2 电机选型
3.4.3 电机驱动器介绍
3.4.4 Ezi -Servo系列马达及驱动
3.5 运动控制器
3.5.1 控制器结构分类
3.5.2 DMC-2163 运动控制器
3.6 本章小结
第4章 软件系统设计实现
4.1 软件系统设计框架介绍
4.1.1 软件系统设计要求
4.1.2 控制系统软件开发环境
4.2 ctrl端功能实现
4.2.1 通信实现
4.2.2 运动控制连接
4.3 ctrl端运动管理实现
4.3.1 运动控制实现
4.3.1.1 控制器开发环境
4.3.1.2 单轴控制实现
4.3.2 流程运动实现
4.3.2.1 定点流程实现
4.3.2.2 连续流程(FlyOn)实现
4.3.3 触发信号标志位
4.3.3.1 定点触发信号
4.3.3.2 高速触发标志位
4.4 用户端实现
4.4.1 VEE用户界面实现
4.4.2 VEE通信实现
4.5 ctrl管理机制
4.5.1 线程同步机制
4.5.2 报错管理机制
4.6 本章小结
第5章 水中换能器声场测量系统分析
5.1 水中超声换能器声场测量系统
5.2 系统性能分析验证
5.2.1 传动精度分析
5.2.2 放大器性能分析
5.2.3 数据采集测试
5.2.4 流程运动采集测试
5.3 水中探头声场特性的测量
5.3.1 水中声场测量路径规划
5.3.2 水中探头声场特性的测量验证分析
5.3.3 系统细节注意事项
5.4 本章小结
第6章 总结
参考文献
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Galil控制器六自由度机械手的开发与应用[J]. 李渊,武建新,郭宇鸿,李博伟. 机械工程与自动化. 2015(05)
[2]高精度地震勘探仪器研究[J]. 裴云广. 化工管理. 2013(08)
[3]超声无损检测技术的研究进展[J]. 敬人可,李建增,周海林. 国外电子测量技术. 2012(07)
[4]反声障板对球形换能器指向性的影响[J]. 王海清,赵双,唐义政. 声学与电子工程. 2012(02)
[5]基于小球反射法的超声换能器脉冲声场模型研究[J]. 徐圆飞,徐春广,肖定国,张晓露. 仪器仪表学报. 2010(02)
[6]发射换能器指向性现场测试仪的设计与实现[J]. 林顺英,何伟. 电子测量与仪器学报. 2009(06)
[7]滚珠丝杠系统的热特性建模与分析研究[J]. 缪亚雄,孙蓓蓓. 中国制造业信息化. 2008(03)
[8]水听器自由场校准中不确定度的分析与评定[J]. 李军,鞠建波,侯文君. 海军航空工程学院学报. 2007(06)
[9]Visual Studio 2008和．NET Framework 3．5发布 Visual Studio给Vista撑腰[J]. 冯磊. 信息系统工程. 2007(12)
[10]基于单片机的步进电机细分技术[J]. 邓燕妮,章烈剽. 电子元器件应用. 2007(07)
博士论文
[1]高速滚珠丝杠副动力学性能分析及其实验研究[D]. 张佐营.山东大学 2008
[2]圆形厚度模换能器在固体介质中辐射的直达波和边缘波[D]. 张海澜.中国科学院研究生院（声学研究所） 1984
硕士论文
[1]炸药震源激发地震波近场特征试验研究[D]. 牟杰.北京理工大学 2015
[2]电机驱动器测试工装的研制[D]. 唐晨.吉林大学 2011
[3]微型声频定向换能器的声场建模与验证[D]. 徐跃平.电子科技大学 2010
[4]水浸超声探头频率、声场特性的分析及测定研究[D]. 竺科仪.浙江大学 2006
[5]基于多元高斯声束模型的超声检测声场模拟[D]. 于连洋.哈尔滨工业大学 2006
[6]可视化在超声波无损检测的声场模拟中的应用[D]. 宋明霞.中国海洋大学 2005
[7]Windows进程套接字数据劫持技术研究[D]. 唐悦.四川大学 2004
[8]运动控制技术研究及运动控制板卡开发[D]. 闫砺锋.四川大学 2001
本文编号：3283040
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/dqwllw/3283040.html
