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一种基于量热法的超声功率测量方法的研究

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本文在广泛查阅了文献的基础上，综述了各种不同类型的声功率测量方法，原理及特点。辐射力法作为国家和IEC推荐的声功率测量的方法，被广泛使用和接受，而量热法作为另一种简便易行的测量方法，目前在国内对此方面的研究还较少。本文利用量热法的原理设计出一个测量系统对平面换能器辐射出的超声功率进行测量，并与辐射力法测出的结果比较，取得较好效果。然后，对原系统进行改进，重新对平面波超声功率进行测量与辐射力法比较，并使用改进后的装置对凹球面聚焦换能器辐射出的声功率进行测量,改进后的装置测量准确度明显提高。分析和讨论了测量中存在的一些问题和现象,为以后在此方面的进一步深入研究和技术开发提供了参考。 本文各章节的主要内容为： 1、本章概述了各种超声功率的测量方法，包括有辐射力法，互易法，热学法，声光衍射法，水听器扫查声场测量法，全息摄影法等。介绍了各种测量方法的原理，装置，特点以及在测量中应该注意的问题。 2、利用量热法的基本原理，采用多点并联测量平均温升技术，叙述了一种平面换能器声功率测量系统的研制过程。对此方法的实验装置，原理方法，测量结果，总体系统的误差分析做了详细论述，计算了辐射电导，细致地测量并分析了实验中热传导的过程及动态温度场分布，并与辐射力法的测量结果进行比较。结果表明此方法简便易行， 的动态范围内线性度好，对较大功率超声测量比较适合。 3、对第二章的测量系统作出全面改进，设计出一种新的测量系统。介绍了新系统的实验原理方法，装置组成，测量结果，做了总体系统的误差分析。使用改进后的测量系统对平面波超声功率重新进行测量，并与辐射力法的测量结果做了比较。与原系统相比，测量时间缩短，测量偏差减小,可重复性有所下降，表明改进后的系统对于测量平面波超声功率是可行的。 4、对聚焦声场的分布做了简要的介绍，使用改进的系统测量了凹球面聚焦换能器辐射出的声功率，并与辐射力法的测量结果比较,符合甚好。对测量中的现象进行了讨论，结果表明改进的测量系统对聚焦超声功率测量较适合。 5、本文最后在对前几章测量结果及问题的分析的基础上，就用量热法测量超声功率提出了一些进一步改进的意见和合理性的建议与构想。此外，在对已经完成实验研究的基础上，给出了实际测量中应该注意的事项。

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