Исследование частотного преобразования акустического сигнала
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Содержание
Введение
1. Выбор метода реализации задачи
1.1 Оценка предметной области и выбора метода решения задачи
1.1.1 Физическая природа звуковых и ультразвуковых колебаний
1.1.2 Отражение и преломление звука. Прохождение звука через границу раздела двух сред
1.1.3 Ультразвуковые методы контроля качества изделий и материалов
1.2 Выделение функциональных частей
1.3 Составление общего алгоритма
1.4 Обоснование алгоритмов отдельных функциональных частей
2. Разработка тестовых примеров
3. Разработка программы
4. Тестирование и анализ результатов
Заключение
Список использованной литературы
Введение
В настоящее время ультразвук получил широкое применение в военной технике, технологии, а также в измерительных приборах, в средствах технической и медицинской диагностики. Технические средства измерений, контроля и диагностики на основе ультразвуковых колебаний были разработаны и получили распространение на несколько десятилетий ранее, чем аналогичные средства, работающие с использованием электромагнитных волн и полей.
Зависимость скорости распространения и затухания акустических волн от свойств вещества и процессов в них происходящих, используется в таких исследованиях:
oизучение молекулярных процессов в газах, жидкостях и полимерах
oизучение строения кристаллов и других твёрдых тел,
oконтроль протекания химических реакций, фазовых переходов, полимеризации и др.
oопределение концентрации растворов,
oопределение прочностных характеристик и состава материалов.
oопределение наличия примесей.
Большая группа методов измерения основана на отражении и рассеянии УЗ волн на границах между средами. Эти методы позволяют точно определять местонахождение инородных для среды тел и используются в таких сферах как:
oгидролокация,
oнеразрушающий контроль и дефектоскопия,
oмедицинская диагностика,
oопределения уровней жидкостей и сыпучих тел в закрытых ёмкостях,
oопределения размеров изделий,
oвизуализация звуковых полей - звуковидение и акустическая голография.
oопределение скорости течения жидкости и газа
Недаром темой курсового проекта стало исследование частотного преобразования акустического сигнала. Она является очень важной частью любого, из приведённых выше, способа использования ультразвука, поскольку представляет собой фундаментальные, теоретические принципы, лежащие в основе всех методов использования ультразвука.
Перед нами лежала задача нахождения вида отражённого сигнала, при заданном виде отражения, а также вычисления для результирующего импульса различных информационных коэффициентов (динамики постоянной составляющей и максимального отклонения от постоянной составляющей в сторону меньших значений).
В проведении вычислений использовался математический пакет MatLab, предоставляющий весь необходимый инструментарий для работы.
1. Выбор метода реализации задачи
1.1 Оценка предметной области и выбора метода решения задачи
.1.1 Физическая природа звуковых и ультразвуковых колебаний
Звуковые и ультразвуковые колебания - это продольные к направлению распространения упругие колебания материальных частиц. Это означает, что звук и ультразвук может возникать и распространяться только в материальных средах и материалах. В вакууме ни звук, ни ультразвук существовать не могут.
Под ультразвуковыми колебаниями в акустике понимают такие колебания, частота которых лежит за верхним пределом слышимости человеческого уха, т.е. превосходит примерно 20 кГц.
Звуковые колебания, по частоте превышающие эту величину, относят к ультразвуковым. В настоящее время удается получить ультразвуковые колебания с частотой до 106 кГц и более.
Следовательно, область ультразвуковых колебаний превышает 16 октав. В длинах волн это означает, что ультразвуковые волны занимают очень широкий диапазон, простирающийся:
в воздухе (скорость распространения звука с ? 330 м/с, а длины волн соответственно от ? ? 1,6 до ? ? 0,310-4 см);
в жидкостях (скорость примерно с ? 1200 м/с, а длины волн от ? ? 6 до? ? 1,210-4 см);
в твердых телах (примерная скорость распространения с ? 4000 м/с,
а длины волн, учитывая частотный диапазон в 16 октав, от ? ? 20 до ? ? 410-4 см).
Таким образом, длина наиболее коротких ультразвуковых волн по порядку величины сравнима с длиной видимых световых волн. Именно малость длин ультразвуковых колебаний и обусловила их применение во всех областях техники, технологии, медицины.
Ультразвук является своеобразной физической основой получения информации при различных измерениях, контроле и дефектоскопии. Заметим, что, кроме распространяющихся в материальных средах чисто продольных волн, к ультразвуковым колебаниям относятся колебания поперечные, поверхностные, изгиба и сдвига. Эти виды ультразвуковых колебаний имеют ту же физическую природу (т.е. колебания материальной среды или частиц материала).
Так, например, из-за неоднородности среды отраженные волны могут распространяться и в плоскости, перпендикулярной к начальному направлению - это и будут поперечные волны. На поверхности раздела двух материальных сред могут возникать и распространяться ультразвуковые волны, связанные с обеими средами - это и есть поверхностные волны.
Однако все виды ультразвуков