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1、2014年7月潤滑與密封Ju1．2014第39卷第7期LUBRICATIONENGINEERINGVo1．39No．7DOI：10．3969／j．issn．0254—0150．2014．07．003超聲磨粒傳感器非線性聲場的數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)研究徐超張培林王懷光。王正軍李一寧呂純(1．軍械工程學(xué)院七系河北石家莊050003；2．軍械工程學(xué)院軍械技術(shù)研究所河北石家莊050003)摘要：針對超聲磨粒傳感器聲場的非線性特性對磨粒散射與識(shí)別模型的影響問題，利用KZK方程對超聲磨粒傳感器的非線性聲場進(jìn)行建模。采用時(shí)域有限差分法對KZK方程進(jìn)行數(shù)值求解，對聚焦聲場的時(shí)、頻域
2、特性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)焦點(diǎn)位置會(huì)發(fā)生一定偏移；焦斑的軸向長度較大而徑向長度很小；焦點(diǎn)附近區(qū)域的聲壓波形及其中心頻率均不相同；由于衍射與吸收作用，聲場中心頻率低于激勵(lì)中心頻率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了仿真結(jié)論的正確性。關(guān)鍵詞：磨粒監(jiān)測；超聲波傳感器；非線性聲場；KZK方程中圖分類號：TB52．5；TH117．1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號：0254一o15o(2014)7—011—5NumericalSimulationandExperimentalResearchonNonlinearSoundFieldofUltrasonicWearParticleTransducerXuC
3、haoZhangPeiUnWangHuaiguangWangZhengjunLiYiningLvChun。(1．DepartmentSeven，MechanicalEngineeringCollege，ShijiazhuangHebei050003，China；2．OrdnanceTechnologyResearchInstitute，MechanicalEngineeringCollege，ShijiazhuangHebei050003，China)Abstract：Thescatteringandidentifyingmodelofthewearpart
4、icleisinfluencedbythenonlinearcharacteristicofthesurroundingul—trasonicfieldofultrasonicwearparticletransducer．ThenonlinearsoundfieldoftheultrasonicwearparticletransducerwasmodeledbyU·singtheKZKequation，theKZKequationwassolvednumericallybythefinitedifferencetimedomainmethod，andthet
5、ime—domainand~equency—domaincharacteristicswereinvestigated．Theresultsindicatethatthefocuspositionmaydeviatealittle，theaxiallengthofthefocalspotismuchlargerthantheradiallength，thepressurewaveformaswellasthecorrespondingcenter~equeneyvariesinthefocusre—gion，andthecenter~equencyofthe
6、soundfieldislowerthanthatofthesourcesigna1．Theexperimentalresultsvalidatethesimulationconclusion．Keywords：wearparticlemonitoring；ultrasonic~ansducer；nonlinearsoundfield；KZKequation對潤滑油中磨損顆粒進(jìn)行在線監(jiān)測，能對裝備磨的。磨粒通過聲場區(qū)域并被傳感器檢測時(shí)的位損狀況進(jìn)行及時(shí)、有效的評價(jià)與判斷，是裝備預(yù)防性置是隨機(jī)的，因此要求聲場是線性均勻的，以保證測維修的有效技術(shù)手段之一。國外對
7、超聲傳感器在磨粒量結(jié)果的一致性。非線性聲學(xué)理論及相關(guān)實(shí)驗(yàn)已證在線監(jiān)測上的應(yīng)用研究開展較早，近些年來國內(nèi)明，有限振幅的聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生非線性效學(xué)者也相繼開展了這方面的研究，然而無論國外應(yīng)。因此超聲波在潤滑油中傳播時(shí)，因潤滑油的吸收還是國內(nèi)，至今仍無成熟的超聲磨粒傳感器產(chǎn)品應(yīng)用衰減等因素的影響，其聲場分布會(huì)呈現(xiàn)非線性特征。于工業(yè)裝備領(lǐng)域。影響超聲傳感器在磨粒在線監(jiān)測上同時(shí)，聚焦式傳感器的焦點(diǎn)橫截面上一般是非均勻聲應(yīng)用的主要原因在于，現(xiàn)有磨粒識(shí)別方法是基于磨粒場，而對聲場進(jìn)行線性假設(shè)，無疑會(huì)帶來計(jì)算誤差。超聲散射回波信號的聲壓或聲強(qiáng)，對理想球形顆粒在基于此
8、，本文作者將對聚焦式超聲磨粒傳感器的非線線性聲場中的
