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关于举办中国科学院海洋信息技术创新研究院暨声学研究所第十五届公众科学日的通知
2019/05/10 | 作者:科技发展部 | 【 【打印】【关闭】

  一、活动地点

  声学所园区内,地址:北京市海淀区北四环西路21

  二、活动时间

  201951809:00~16:00

  三、活动形式

  科普剧表演、科普动漫展映、科普讲座、声学知识现场测试、实验室参观、趣味互动实验、研究生招生咨询等。

  四、主要活动内容

  1. 不同形式科普作品展示

 。?span lang="en-US">1)科普剧表演、科普动漫展映、科普讲座(时间:9:30~11:00 地点:声学所DSP四层多功能报告厅)

  声学无处不在,人类各个领域的发展都离不开声学知识。通过部分科普作品的展示,向大家介绍不一样的“声音”。科普动漫展映《白鱀豚躲猫猫》《倾听地震的隐秘脚步声》《丈量大海》《沙粒舞曲》,科普剧表演《声音长什么样?——沙粒舞曲》,科普讲解《铁路医生出诊记》,声学专家向您介绍《无处不在的声学》。

 。?span lang="en-US">2)科普视频串烧(时间:11:00~16:00 地点:声学所DSP四层多功能报告厅)

  上九天揽月靠神舟,下五洋捉鳖看蛟龙。人类探索的脚步从未停歇。然而,深海环境高压、无光、暗流涌动,人类如何应对?答案就是载人潜水器,它可以搭载科学家和工程技术人员,考察神奇的海底世界。“SELF格致论道”科学讲坛——蛟龙号副总设计师携小蛟龙向您报到,见识水下7000米的独门武功;“我是科学家——从海底开始了解这个世界”,“蛟龙”号主任设计师将与你分享人类探索海洋的震撼与奇妙,一起了解神秘的海底世界;科普视频“中国科普博览——中国蛟龙怎样炼成千里传音” 揭秘身处7000多米的海底,“蛟龙”号怎么与地面保持联系。

  

  图1 “蛟龙”号载人潜水器

  2.展示成果介绍及互动体验(全天)

 。?span lang="en-US">1)指向性扬声器

  指向性扬声器又称为“声学手电筒”,如同手电筒能够产生一个光束一样,能产生一列有指向性的声束。它的工作原理是利用空气的非线性原理使超声波传送可听声。如同汽车运载货物一样,超声波搭载着可听声按照一定的方向进行传播,所以只有在传播路径上才能听到。由于超声具有很窄的波束,传播时有很强的指向性,使得可听声也具有很强的方向性。本成果可广泛应用于博物馆、展览馆、商业中心等公共场所实现对特定方向的个性化广播;也可应用于ATM提款机、掌上电脑等个人电子产品实现个人化、私密性声场和虚拟声场重放。

  

  图2 指向性扬声器介绍

 。?span lang="en-US">2)超声导盲仪

  超声波导盲仪是中国科学院声学研究所利用超声回波定位原理开发的科技助残设备。超声导盲仪通过发射超声波,接收障碍物反射的回波,经过处理后,将障碍物的距离信息转化为声音信息,以可听声的形式反馈给使用者,达到“以听代视”的效果。该设备的特点是:探测距离远,分辨率高,盲人可利用系统感知障碍物的方向、形状、距离和材质等信息;操作简单,而且可以和普通盲杖相连配合使用,辅助盲人出行。

  

  图3 超声导盲仪实物及使用示意图

 。?span lang="en-US">3)iSurround音效增强技术

  iSurround是针对消费电子类产品开发的一系列音效增强技术的总称,包括耳机/扬声器均衡、虚拟重低音、立体声增强、音频图示均衡器、自动音量控制、人工混响、动态范围压缩等技术。

  iSurround音效软件是专门为个人电脑打造的Windows平台音效增强套件。它是利用两只扬声器或一副立体声耳机来制造出逼真的环绕立体声体验,营造真实自然的空间声。?纳岂鎏?惺。iSurround的主要功能包括对白增强、声场扩展、环境音效、声像位置调整、动态范围控制、低音增强和语谱分析等等。针对不同的播放设备(耳机、笔记本扬声器、外置扬声器)和不同的音源类型(音乐、语言、电影)进行了个性化的性能优化和音效配置,一般用户只要对这两个选项进行简单的配置就可以使用,有经验的用户可以进行更加个性化的设置。

  

  图4 iSurround软件界面图

  iSurround利用了先进的数字信号处理技术和心理声学原理。针对笔记本扬声器动态范围较小的现状,iSuuround采用了自适应音量控制技术,在保证输出信号不饱和情况下使得输出音量提升最多20分贝。iSurround的对白增强和声场扩展技术利用了基于模型的声场分离技术和人耳听觉感知曲线,能有效的改善音乐或电影中声音沉闷浑浊、声场太窄或太宽的问题。针对小尺寸扬声器无法发出低频声信号的问题,iSurround采用了专利的虚拟重低音技术,利用重构基频信号的各次谐波来使人耳感知到低频的存在。

 。?span lang="en-US">4)参观半消声室、混响室

  半消声室始建于1988年,主要声学参数:自由场半径为4m,截止频率为80Hz,本底噪声平均值为17.0dBA,净空为14.8m×8.8m×7.2m。半消声室可用于传声器的校准、电声仪器设备的测试、语言和听觉声学测试、研究,各种声源的声学特性的测定,比如声功率、频谱、指向性等,以及开展其它须避免反射声或外来噪声干扰的研究工作。

  

  图5 半消声室

  大混响室始建于1964年,2003年进行翻修,长××高=8.4m×7.03m×7.2m =426m3,混响时间由混响时间由125Hz15.9秒逐渐光滑地下降到4KHz3.8秒,本底噪声平均值为15.5dBA。大混响室可用于材料的吸声系数、空气中的声吸收、各种声源的声功率和频谱、以及扬声器的效率等声学测量和产生人工混响等。

  

  图6 混响室

 。?span lang="en-US">5)有源消声技术

  主动消声技术利用声波干涉相消的原理,在处理低频噪声时具有体积小、压力损失小的优点。中科院声学所自主研发的主被动复合消声技术综合了主动消声和被动消声的优点,可以有限体积达到较理想的全频带消声效果,是控制低频噪声的新技术,推广应用后可解决房间、舱室等环境的低频噪声突出问题。本展览主要展示通风管路主被动复合消声器及其控制效果。首先简要介绍通风管路主被动复合消声器原理,然后通过开关演示主动消声效果。

  

  图7 主被动复合消声器实物图

 。?span lang="en-US">6)室内强声驱散装置

  该产品一般安装于室内,吊顶安装,外观与普通扬声器相同。通过使用高灵敏度的换能器单元,该装置可以在正前方一米处产生超过125dB的高声压输出,对听觉系统产生巨大压迫感,迫使对象采取保护措施,终极危险和侵犯行为。可以广泛应用于银行、监狱、安防要地等场所。

  

  图8 主被动复合消声器实物图

 。?span lang="en-US">7)声相仪

  声相仪,又名声学照相机,是利用传声器阵列测量一定范围内的声场分布的专用设备,可用于测量物体发出的声音的位置和声音辐射的状态,并运用云图方式显示出直观的图像,即声成像测量。声成像(acoustic imaging)是基于传声器阵列测量技术,通过测量一定空间内的声波到达各传声器的信号相位差异,依据相控阵原理确定声源的位置,测量声源的幅值,并以图像的方式显示声源在空间的分布,即取得空间声场分布云图——声像图,其中以图像的颜色和亮度代表声音的强弱。将声像图与视频图像融合,形成了可直观分析被测物噪声状态图。这种利用声学、电子学和信息处理等技术,将声音变换成人眼可见的图像的技术可以帮助人们直观地认识声场、声波、声源,便捷地了解机器设备产生噪声的部位和原因,物体(机器设备)的声像反映了其所处的状态。

  

  图9 声相仪检测汽车

 。?span lang="en-US">8)合成孔径声纳模型

  合成孔径声纳是对水下目标成像技术的重大突破。其基本原理是采用小孔径基阵移动形成虚拟大孔径,然后通过信号处理方法得到高分辨率的水下图像。合成孔径声纳的主要优点有两点,一是可以采用小尺度的声纳基阵获得高分辨率的目标图像,二是可工作在低频段,具备探查掩埋目标的能力。合成孔径声纳的这两项优点对水下高分辨率声学成像具有革命性意义。合成孔径声纳应用范围广阔,可用于海底地貌测绘、海底地质勘探、海底光缆电缆查找定位、沉船沉物打捞等。

  

  图10 合成孔径声纳实物图及检测结果图

 。?span lang="en-US">9)全流量留存系统

  全流量留存系统是一款网络数据分析系统,能实现10Gbps吞吐网络流量的线速采集和持续存储,对所采集的数据包进行识别和分析,实时统计流量与带宽,并能对网络活动进行监控和审计,支持从TB级数据中检索单条数据流并提供秒级下载,提供企业级网络安全保障,帮助网络管理人员快速准确地定位各种网络问题,可应用于电信运营商、有线运营商、金融等重点行业,为网络安全运营和运维的提供基础设施和数据支撑。

  

  图11 全流量留存系统

 。?span lang="en-US">10)新型5G网络技术SEANET

  面向万物互联新时代网络需求,以兼容IP设施为前提,采用标识与地址分离的信息中心网络(ICN)技术,将现场服务(onSite)、弹性交付(Elastic)、自治框架(Autonomous)的特性赋能网络,构建以数据为中心的新型5G网络技术体系SEANET。相关工作已获国际同行认可并处于领先地位,自201711月起,牵头在国际电信联盟(ITU)成功立项5项国际标准,并已获批准三项。

  图12 新型5G网络技术体系SEANET理论图

 。?span lang="en-US">11)超声乳化——油和水能混在一起吗?

  谁都知道油和水不能混在一起,但是如果施加大功率的超声,油和水就混在一起,放置很久都分不开,这种方法叫超声乳化。在医药行业、化妆品行业中,现已广泛应用超声制造各种乳剂型产品。汽油、煤油可以添加少量水经超声乳化后形成乳浆状液,在燃烧过程中有节约能源、降低污染的效果。把油(煤)和水经超声乳化后形成的油煤浆(水煤浆)在燃烧时可以节油,加上乳化后,煤粉不易沉淀,运输和使用很方便。这是由于强超声产生空化气泡,气泡溃灭时把液体和固体分散为小的液滴和颗粒,这些液滴和颗粒会悬浮在其他液体中,形成乳状液体,从外表上看,仿佛溶解在一起。

 。?span lang="en-US">12)超声清洗

  超声清洗是指利用超声波去除液体中样品表面污垢的过程。其主要利用的是超声波在液体中的发生空化时产生的微射流、冲击波等强声效应剥离样品表面的污垢,达到清洗的目的。目前超声清洗技术已经是一项成熟的技术,在实验室、医院等场合已经普遍使用。超声清洗机已经成为生活电器之一,用来清洁眼镜、首饰等日常用品。

 。?span lang="en-US">13)超声雾化

  空气太干燥往往会引发各种呼吸道疾。??栽诒狈礁稍锏亩?境3P枰??掌?邮。目前市面上销售的超声加湿器就是利用超声把水“打碎”形成水雾。这种水雾的液滴细。?本吨挥屑肝⒚,因此可以长时间漂浮在空中而不下落。由于超声加湿没有加热过程,所以不会影响室内温度,并且使用安全。

 。?span lang="en-US">14)超声工业无损探伤

  超声波探伤法是工业无损检测(不破坏材料)的一种方法,就广义而言,不仅可以对金属或非金属材料的缺陷(内部的和表面的)进行探测,还可对材料的厚度(如锅炉壁厚)、强度(如混凝土及塑料强度)和高度(如液面高度)等参量进行检测。之所以能够探伤,主要是利用了超声波的传播能量大、方向性好及在不同介质的界面上具有反射特性。超声波探伤具有灵敏度高、穿透力强、效率高、成本低、对人体无害的优点。

 。?span lang="en-US">15)汽车万里行的保障-齿轮焊缝超声探伤机

  齿轮焊缝超声探伤机一套数字化半自动探伤设备。该设备用于对汽车齿轮焊缝进行超声探伤。它可发现齿轮焊缝中不小于Φ0.5平底孔当量的各种缺陷,自动计算出未焊好长度在焊缝总长中所占的百分比,以及检测范围内的焊接深度,并予以显示。除装卸料外,全部操作过程在计算机的控制下实现了自动化。

  

  图13 超声探伤机

 。?span lang="en-US">16)看得见的超声——动态光弹成像系统

  系统的结构示意图如下图所示,动态光弹成像系统完全搭建在光学平台之上,增加了实验系统的抗振动干扰能力。光学系统部分,由激光器发射平行的单色绿光。平行光依次通过起偏器、实验样品和检偏器,并被会聚透镜汇集变成平行光,并由图像采集模块接收。最后,图像采集模块将采集到的图像数据送入计算机进行后续处理。光路中的起偏器和检偏器是一对偏振方向相互垂直的偏振片,当高电压信号激励换能器向下辐射超声波时,通过样品的平行光的偏振方向会因固体的暂时双折射效应而发生改变,从而拍摄到明亮的超声波波前。虚线所示部分为一对圆偏振片,它们的快轴(慢轴)相互正交,且与起偏器和检偏器的偏振轴均成45°角,使得光弹图像中的光强分布仅与样品的内应力大小有关,与应力方向无关。此外,同步延时电路控制激光和超声之间的相对延时,通过改变超声波在样品中的传播距离,从而令观察者看到在固体中传播、散射的声场图像。

  

  图14 动态光弹系统结构示意图

 。?span lang="en-US">17)超声相控阵无损探伤系统试块演示

 。?span lang="en-US">18)超声手术刀系统演示

 。?span lang="en-US">19)虚拟现实(Virtual Reality,VR)中的全景声体验互动

  借助VR眼镜设备,向用户展示全景声。区别于立体声和环绕声,全景声是对声音在整个空间全方位的展现, 其可以拥有很好的临场感,能够更好地引导用户体验VR内容。演示系统模拟了多个场景下的全景声重放,包括公园、游乐场等场景,通过VR视频与音频算法的结合,给用户带来身临其境般的视听融合体验。在体验中,用户可以在行走时自由转动头部,视野中的影像和耳机中的声场会根据陀螺仪给出的头部旋转和位置等信息,随时加入声源并实时渲染,让用户能够辨别出声音的方向、强弱与距离,充分感受到真实的沉浸感,实现交互特性。

  

  图15 虚拟现实动画图

 。?span lang="en-US">20)《水下message》模型展示+PPT

  参观者可进行水下通信机互传信息的互动体验活动,科普志愿者进行基本原理讲授

 。?span lang="en-US">21)微型讲座:科普片《动物界的声音侠:信号发现目标》播放及讲解

  五、活动签到接待处:声学所DSP大楼门口

  欢迎社会各界、大中小学校组团参加。

  团队参观敬请预约;个人参观无需预约。因为园区内施工,停车受限,倡导绿色出行,谢谢您的支持与配合。

  联系人:科技发展部 周城光 钟茜 82547602 zhongxi@mail.ioa.ac.cn

  附  件:团队预约单

  科技发展部

  201955

 
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