[發明專利]一種熔體超聲空化強度計算方法及系統

有效

• 申請號: 202110710107.5
• 申請日: 2021-06-25
• 公開（公告）號: CN113312797B
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發明（設計）人: 于洋;王建元;翟薇;徐楠軒;魏炳波
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/14;G06F119/10
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王愛濤

1.一種熔體超聲空化強度計算方法，其特征在于，包括：

對空化噪聲做傅里葉變換，得到頻譜圖；所述空化噪聲為功率超聲施加于金屬熔體時產生的聲信號；所述空化噪聲包括驅動噪聲、穩態空化噪聲和瞬態空化噪聲；

基于所述頻譜圖確定所述驅動噪聲以及穩態空化噪聲在頻域上的中心頻率；

基于傅里葉變換后的空化噪聲總能量、驅動噪聲中心頻率以及穩態空化噪聲中心頻率分別計算驅動噪聲頻域能量、穩態空化噪聲頻域能量以及瞬態空化噪聲頻域能量；

基于傅里葉變換后的空化噪聲總能量、所述驅動噪聲頻域能量、所述穩態空化噪聲頻域能量以及所述瞬態空化噪聲頻域能量，計算用于表征空化強度的能量比值；

其中，驅動噪聲頻域能量E_D、穩態空化噪聲頻域能量E_S和瞬態空化噪聲頻域能量E_T的計算方法為：

式中，S(f)表示空化噪聲s(t)的離散傅里葉變換的模值，為空化噪聲的總能量；f₀表示施加于金屬熔體中的功率超聲主頻率，是與超聲換能器和功率放大器有關的已知固定值；nf₀表示f₀的整數倍，為f₀的諧波成分；(n+0.5)f₀為穩態空化噪聲對應的頻率，來自于空化場中空化泡參數振動與非線性脈動，與穩態空化有關；S(f)的剩余部分則來自于空化泡的混沌運動與潰滅，與瞬態空化有關。

2.根據權利要求1所述的熔體超聲空化強度計算方法，其特征在于，基于傅里葉變換后的空化噪聲總能量、驅動噪聲中心頻率以及穩態空化噪聲中心頻率分別計算驅動噪聲頻域能量、穩態空化噪聲頻域能量以及瞬態空化噪聲頻域能量，具體包括：

確定所述驅動噪聲中心頻率的鄰域內的最高能量值，為第一最高能量值；

基于所述第一最高能量值計算驅動噪聲頻域能量；

確定所述穩態空化噪聲中心頻率的鄰域內的最高能量值，為第二最高能量值；

基于所述第二最高能量值計算穩態空化噪聲頻域能量；

基于所述傅里葉變換后的空化噪聲總能量、所述驅動噪聲頻域能量以及所述穩態空化噪聲頻域能量，計算瞬態空化噪聲頻域能量。

3.一種熔體超聲空化強度計算系統，其特征在于，包括：

頻譜圖確定模塊，用于對空化噪聲做傅里葉變換，得到頻譜圖；所述空化噪聲為功率超聲施加于金屬熔體時產生的聲信號；所述空化噪聲包括驅動噪聲、穩態空化噪聲和瞬態空化噪聲；

中心頻率確定模塊，用于基于所述頻譜圖確定所述驅動噪聲以及穩態空化噪聲在頻域上的中心頻率；

頻域能量計算模塊，用于基于傅里葉變換后的空化噪聲總能量、驅動噪聲中心頻率以及穩態空化噪聲中心頻率分別計算驅動噪聲頻域能量、穩態空化噪聲頻域能量以及瞬態空化噪聲頻域能量；

能量比值計算模塊，用于基于傅里葉變換后的空化噪聲總能量、所述驅動噪聲頻域能量、所述穩態空化噪聲頻域能量以及所述瞬態空化噪聲頻域能量，計算用于表征空化強度的能量比值；

其中，驅動噪聲頻域能量E_D、穩態空化噪聲頻域能量E_S和瞬態空化噪聲頻域能量E_T的計算方法為：

式中，S(f)表示空化噪聲s(t)的離散傅里葉變換的模值，為空化噪聲的總能量；f₀表示施加于金屬熔體中的功率超聲主頻率，是與超聲換能器和功率放大器有關的已知固定值；nf₀表示f₀的整數倍，為f₀的諧波成分；(n+0.5)f₀為穩態空化噪聲對應的頻率，來自于空化場中空化泡參數振動與非線性脈動，與穩態空化有關；S(f)的剩余部分則來自于空化泡的混沌運動與潰滅，與瞬態空化有關。