成果名称：声波在SF6等三种流体中的传播机理及应用研究
申请单位：河海大学
成果编号：鉴字[教SW2007]第086号
鉴定日期：2007 年 10 月 12 日
学 科：13.电子通讯
成果简介：
声波在SF6、除气水和变压器油三种流体中传播规律的基础研究，对基于声学技术的应用研究有重要指导意义。本项目开展的高强聚焦超声（HIFU）脉冲声波在水中传播的空化效应研究，对HIFU开展治疗及水处理的研究有借鉴意义；基于声波在不同气体中的传播规律开展的有害气体SF6定量在线检测技术，对电力环保有实际应用价值； 基于声波在固-液中传播规律开展的变压器油中微水含量的在线检测技术，对变压器安全运行有实际应用价值。
主要创新技术成果如下：
1、与国内外成果比较
从主要研究的三个方面与国内外同类成果进行比较：
（1）声波在水中传播时能发生空化效应，关于空化效应的基础研究以及应用于水处理的研究相关报道不少，但有关高强聚焦超声（HIFU）的脉冲空化效应以及通过窄脉冲法测量其焦域声强的研究未见报道；
（2）声波在不同密度的气体中传播规律研究与应用报道不少，但针对有害气体SF6检测而开展的基础研究与应用研究报道不是太多，尤其是基于CPLD与声波在气体中的传播进行SF6定量检测的技术未见报道，本项目已完成了SF6定量检测系统的设计，并通过了江苏省计量科学院的计量鉴定。
（3）流体和固体界面能存在一种沿界面传播的波，称为Schotle波。这种波更广泛存在于海洋底部，以往对这种波的检测多采用压电检测的方法，而本项目采用光声方法对水－固体界面波进行测量的报道属首次。另外本项目基于声波在固体和液体中传播规律的研究，将变压器油通过冰冻而使水油分别处于固体与液体两种不同的状态，进而基于声波在固体和液体中的传播规律开展变压器油中含水量检测技术研究尚无报道。
2、声空化及水处理声反应器的研究取得一定进展
在国家重点实验室开放课题的资助下，经过多年的不断探索，在下列方面取得了可喜的研究进展：
（1）一直以来人们对声波在液体中的空化规律研究主要集中于低声强，本项目开展了高强聚焦（HIFU）脉冲超声的空化效应研究，相关研究成果在国际会议交流和在国际期刊发表；
（2）方便快捷的声功率与声强的检测方法一直是声学工作者普遍关注的问题，尤其是强声强的检测方法更是受到相关研究人员的特别关注，本项目提出了窄脉冲法测量强声强的办法，相关研究成果在国际会议交流和在国际期刊发表。
（3）对国内外声空化效应及模拟有机物降的研究进行了调研和比较研究，分析了国内外的研究现状和发展趋势，并对开展相关研究提出了若干可行方案，部分已在本项目中实现。
3、基于声波传播规律的SF6定量检测获国家发明专利；
4、基于声学技术的变压器油中含水与含气量的检测已申请国家发明专利；
5、固-水界面波传播及粘弹波特性研究取得良好进展，本成果在以下方面开展了研究：
（1）对粘弹介质Rayleigh波的传播特性进行了较系统的理论研究。
（2）首次较深入及系统地对粘弹介质及含粘弹介质的两层及三层介质半空间结构的粘弹Rayleigh波的频散及衰减特性进行了理论研究。
（3）对界面波的传播特性进行了系统分析。
（4）首次利用激光超声全光学手段，基于光弹效应原理，对流－固界面波及固－固界面波进行了测量。
