● 摘要
近年来，为了在液体中获得强力声波和超声波，采用了流体动力式发声器。这种发生器与磁致伸缩式及压电式发射器相比，所不同的是结构简单、造价低、使用极其简单、处理量大，被广泛用于工业生产中。流体动力式发射器尤其适宜用于液体的乳化，超声清洗以及其他的场合。其中簧片哨获得了最广泛的应用。但是对于其发声特点和发声机理，近一个世纪以来没有一个统一的观点，而且对其的研究都集中在空气声中，其中对其研究比较详细的是布朗和艾伦·鲍威尔。对水中簧片哨的发声情况以及发声机理研究的比较少，这就限制了簧片哨的应用和发展。本文通过数值模拟、理论分析和实验来探究簧片哨的发声特点和机理，为其进一步的有效和广泛应用打下基础。
在本论文中，首先对簧片哨的国内外研究动态做了介绍，并对已有的发声机理研究工作做了总结；其次，用有限元软件对不同尺寸的簧片进行了模态分析，探讨簧片尺寸的改变对其固有频率和振动模态的影响；再次，对原有实验方案进行了改善，通过实验体现了改善后实验系统的优越性；最后，应用实验的方法对簧片哨的发声频率进行了研究，分别研究了其基频，以及压力、簧片——喷嘴距离和簧片尺寸对簧片哨发声频率的影响。
本文工作有以下几个方面：
（1）使用有限元软件对簧片的振动模态进行了模拟分析。由模拟结果可知：（a）当簧片的其他尺寸不变，随着簧片长度的增加，在可听声范围内簧片的振动模态在增加，但其振动频率随着长度的增加而降低；当簧片的其他尺寸不变，随着簧片厚度的增加，在可听声范围内簧片的振动模态在减少，但其固有振动频率随着厚度的增加在增高；（b）簧片的振动模态存在多种方式，当厚度一定时，对于某些尺寸的簧片在某些阶态其振动频率很接近，并且其模态也很相似；同样当长度相同时，类似的情况也出现了。
（2）对改善的系统进行校准，声卡可以满足实验测量的要求，从而使得实验过程变得更加灵活和方便。而且还可以降低实验成本，通过电脑方便的进行各种控制操作，通过声卡自带的驱动来调节声卡的参数。并且通过理论计算了簧片在水中的本征频率。
（3）通过实验方法研究了簧片哨的声学特性。当喷嘴——簧片距离一定时，随着压力的增大，用水听器采集得到的簧片的频率，数据处理后有跳跃现象，并且还有循环回归现象，这和布朗在空气中做的现象很相似。分析其原因是存在着涡流的不稳定性，导致其频率的变化；当入口压力不变，随着喷嘴——簧片距离的改变，簧片发声频率相互之间也存在着跳跃现象。