张碧星——声学专家张碧星——中国科学院声学研究所研究员

科学研究：

研究方向：

主要从事超声传播与成像、超声相控阵技术与应用研究。

承担科研项目情况：

在时间反转成像、相控阵检测与成像、瑞利波探测理论及应用、声波测井理论与解释等方面负责完成了多项国家级科研项目及横向课题。

1． 国家级：钠冷快堆管道声学检测的理论与方法研究，参与，2012.01-2015.12。

2． 国家级：含孔隙介质分层半空间中瑞利波探测理论与方法研究，主持，2012.01-2015.12。

3． 国家级：超声相控阵实验与测试系统平台，主持，2011.10-2013.10。

4． 国家级：微声学与超声阵列成像，主持，2011.01-2015.12。

5． 国家级：分层介质中超声聚焦与成像方法研究，主持，2009.01-2011.12。

6． 国家级：高速铁路路基完整性的声学无损评价研究，主持，2009.01-2011.12。

7． 国家级：管材超声相控阵探伤设备，主持，2008.09-2011.12。

8． 国家级：锚杆锚固质量声学检测的理论与实验研究，主持，2008.01-2010.12。

9． 国家级：声波时间反转对有限大小散射体聚焦与探测的理论与方法研究，参与，2008.01-2010.12。

科研成果：

1． 复杂介质和结构中声波的传播及其声成像新方法研究 汪承灏; 张碧星 【科技成果】中国科学院声学研究所 2005-12-01

2． 层状半空间中低速层探测的理论、方法与实验研究 张碧星; 鲁来玉 【科技成果】中国科学院声学研究所 2006-12-01

发明专利：

1． 一种管(棒)材超声相控阵在线检测系统及检测方法 张碧星; 师芳芳; 吴先梅; 宫俊杰; 章成广 【中国专利】中国科学院声学研究所; 长江大学 2011-09-07

2． 一种基于声波时间反转法的超声扫描与检测方法 张碧星 【中国专利】中国科学院声学研究所 2012-08-01

论文专著：

在国内、外重要刊物上发表论文近200篇，其中SCI论文40余篇。

出版专著：

资料更新中……

发表英文论文：

1 Application of cylindrical linear phased array in casing borehole，Chinese Journal of Acoustics，2010，第3作者

2 Propagation Characteristics of Guided Waves in a Rod Surrounded by an Infinite Solid Medium，Acoustical Physics，2010，第2作者

3 Imaging for Borehole Wall by a Cylindrical Linear Phased Array，Chin. Phys. Lett，2010，第1作者

4 Non-integral dimensional ultrasonic phased arrays in a borehole，Chinese Journal of Acoustics，2009，第1作者

5 Calculation of radiation acoustical fields from phased arrays with nonparaxial multi-Gaussian beam model，Chinese Journal of Acoustics，2009，第3作者

6 Coupling of acoustic plane p-wave to a cased borehole，Chin. Phys. Lett，2009，第2作者

7 Guided waves in a multi-layered cylindrical elastic solid medium，Chin. Phys. Lett，2007，第1作者

8 Perturbation analysis on guided waves in a fluid-filled borehole surrounded by a cubic crystal anisotropic medium，Chin. Phys. Lett，2007，第2作者

发表中文论文：

1 宽频带多模式声表面波聚焦理论与方法研究 谢馥励; 张碧星; 宫俊杰 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】2011'中国西部声学学术交流会论文集 2011-08-17

2 超声时间反转扫描方法研究 刘冬冬; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】中国声学学会第九届青年学术会议论文集 2011-11-18

3 声表面波相控阵聚焦方法研究 谢馥励; 张碧星; 宫俊杰 中国科学院声学研究所声场省信息国家重点实验室 【中国会议】中国声学学会第九届青年学术会议论文集 2011-11-18

4 一种超声检测系统用发射电路的设计与实现 李娜; 师芳芳; 李伯权; 宫俊杰; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】中国声学学会第九届青年学术会议论文集 2011-11-18

5 套管井对平面SV波的声散射 邱长春; 张玉君; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室; 吉林大学物理学院声学微波系 【中国会议】2009年度全国物理声学会议论文集 2009-04-25

6 井下柱面超声相控阵井壁成像的影响因素 师芳芳; 吴先梅; 柯宜京; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】2009年度全国物理声学会议论文集 2009-04-25

7 分层圆柱中瞬态波传播的有限元分析 吴先梅; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】中国声学学会2009年青年学术会议[CYCA’09]论文集 2009-10-01

8 声表面波聚焦理论与方法研究 谢馥励; 张碧星; 宫俊杰 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集 2010-12-26

9 超声凹面相控阵列及其应用 师芳芳; 孔超; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集 2010-12-26

10 多目标散射时的时间反转声聚焦特性研究 吴先梅; 顾炳强; 师芳芳; 宫俊杰; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集 2010-12-26

11 超声相控阵聚焦与扫描方法研究 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集 2010-12-26

12 柱状固体分层介质中的斯东利波 崔寒茵; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集 2010-12-26

13 高速铁路路基声学无损检测方法研究 邱长春; 张碧星; 沈建中 中国科学院声学研究所 【中国会议】泛在信息社会中的声学——中国声学学会2010年全国会员代表大会暨学术会议论文集 2010-12-26

14 水平多层介质地层中地震波场及面波激发机制研究 张碧星; 兰从庆 中国科学院武汉物理研究所; 中国科学院武汉物理研究所 【中国会议】1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集 1995-10-01

15 TI介质对称主轴与井轴斜交时的声测井研究 张碧星; 王克协 中国科学院武汉物理研究所; 吉林大学物理系 【中国会议】1995年中国地球物理学会第十一届学术年会论文集 1995-10-01

16 利用Rayleigh面波获取介质层状信息的新方法 张碧星; 喻明; 熊伟; 兰从庆 中国科学院武汉物理研究所; 中国科学院武汉物理研究所 【中国会议】1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集 1996-10-01

17 瑞利面波三维CT成像的理论和实验研究 喻明; 兰从庆; 许克克; 李珑; 熊伟; 张碧星 中国科学院武汉物理所; 中国科学院武汉物理所 【中国会议】1996年中国地球物理学会第十二届学术年会论文集 1996-10-01

18 三维大地电磁模拟 鲍光淑; 鲁来玉; 张碧星 中南工业大学物探所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集 2000-10-01

19 瑞利波“之”字形频散曲线分析 鲁来玉; 张碧星; 鲍光淑 中南工业大学资源环境与建筑工程学院; 中国科学院声学研究所 【中国会议】2000年中国地球物理学会年刊——中国地球物理学会第十六届年会论文集 2000-10-01

20 多道瑞利波勘探中频散曲线的提取方法 鲁来玉; 张碧星 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集 2002-09-01

21 各向异性介质包围井孔中声场的三维SV-FD数值模拟方法 马俊; 王克协; 李刚; 张碧星 吉林大学物理学院; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国地球物理学会年刊2002——中国地球物理学会第十八届年会论文集 2002-10-01

22 各向异性介质中的时间反转法研究 张碧星; 陆铭慧; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集 2002-09-01

23 时间反转法应用于水下通信中BPSK信号解扩处理 陆铭慧; 汪承灏; 张碧星 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集 2002-09-01

24 各向异性单晶硅中声波时间反转自适应聚焦 陆铭慧; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2003年青年学术会议[CYCA'03]论文集 2003-10-01

25 考虑高阶模式的瑞利波反演研究 鲁来玉; 张碧星 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2003年青年学术会议[CYCA'03]论文集 2003-10-01

26 利用瑞利面波进行地层参数反演 张碧星; 鲁来玉; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国地球物理学会第二十届年会论文集 2004-10-01

27 层状介质中瑞利波的时频分析 鲁来玉; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国地球物理学会第二十届年会论文集 2004-10-01

28 超声环形相控阵列声场分析 赖溥祥; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2005年青年学术会议[CYCA'05]论文集 2005-04-01

29 瑞利波高阶模式的实验和反演研究 鲁来玉; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集 2006-10-01

30 层状半空间表面任意面源的声激发理论研究 张碧星 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集 2006-10-01

31 瑞利波在界面上的反射和透射 师芳芳; 张碧星 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集 2006-10-01

32 凹面相控阵换能器的优化设计 王文龙; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集 2006-10-01

33 分割环形超声相控阵列聚焦声场分析 邓方青; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集 2006-10-01

34 1.25D、1.5D和1.75D超声相控阵列聚焦声场分析 邓方青; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集 2006-10-01

35 超声相控阵技术在石油测井中的应用及相关仪器研制 邓方青; 张碧星; 宫俊杰; 王东 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国地球物理学会第二十三届年会论文集 2007-10-01

36 TI介质对称轴与井轴垂直多极源声测井理论与数值模拟 张丽; 张碧星; 王克协 吉林大学物理学院; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国地球物理学会第二十三届年会论文集 2007-10-01

37 锚杆体系中导波的激发与传播特性研究 崔寒茵; 张碧星 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【中国会议】中国地球物理学会第二十三届年会论文集 2007-10-01

38 压电层电声转换特性研究 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息重点实验室 【中国会议】2008年全国声学学术会议论文集 2008-10-01

39 固体柱状分层介质中导波的传播 崔寒茵; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息重点实验室 【中国会议】2008年全国声学学术会议论文集 2008-10-01

40 TI介质井孔声场摄动分析 张丽; 张碧星; 王克协 吉林大学物理学院; 中国科学院声学研究所 【中国会议】2008年全国声学学术会议论文集 2008-10-01

41 一维柱状超声相控阵换能器的参数优化设计研究 吴先梅; 张碧星; 师芳芳; 柯宜京 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【中国会议】2008年全国声学学术会议论文集 2008-10-01

42 超声相控阵井壁成像研究 师芳芳; 邓方青; 吴先梅; 张碧星; 柯宜京; 宫俊杰 中国科学院声学研究所声场声信息重点实验室 【中国会议】2008年全国声学学术会议论文集 2008-10-01

43 利用井孔偶极弯曲波反演横向各向同性孔隙地层渗透率的研究 谢馥励; 吕伟国; 张碧星; 王克协; 阎守国 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室; 吉林大学物理学院声学系 【期刊】声学学报 2011-11-15

44 沿均匀无限介质中固体杆传播的导波特性研究 崔寒茵; 师芳芳; 籍顺心; 张碧星 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室; Durham University 【期刊】声学学报 2010-07-15

45 柱面分层流体饱和孔隙地层中的声波测井波场模拟 李巍; 胡恒山; 张碧星; 刚铁 哈尔滨工业大学航天科学与力学系; 现代焊接生产技术国家重点实验室; 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点实验室 【期刊】声学学报 2010-07-15

46 基于瑞利波高阶模式反演的实验研究 鲁来玉; 张碧星; 汪承灏 中国地震局地球物理研究所; 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 北京; 中国科学院声学研究所 【期刊】地球物理学报 2006-07-30

47 分层介质半空间瑞利波的时频分析 鲁来玉; 汪承灏; 张碧星 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所; 中国地震局地球物理研究所 北京 100085 北京 100080 北京 【期刊】声学学报 2006-09-30

48 半无界分层介质表面任意面源激发的弹性波场 张碧星 中国科学院声学研究所 北京 【期刊】声学学报 2007-05-15

49 环形相控阵换能器辐射和反射声场 赖溥祥; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 【期刊】声学学报 2007-05-15

50 声波水泥胶结测井中岩性对地层波影响研究及资料应用 章成广; 张碧星; 李国利 武汉大学空间环境与大地测量教育部重点实验室; 中国科学院声学研究所; 长江大学地球物理与石油资源学院; 湖北荆州 【期刊】声学技术 2007-12-15

51 凹面线性相控阵聚焦与扫描成像 王文龙; 师芳芳; 张茉莉; 张碧星 1中国科学院声学研究所; 1中国科学院声学研究所; 2南开大学软件学院; 1中国科学院声学研究所 北京 【期刊】声学学报(中文版) 2008-03-15

52 凹面相控阵聚焦声场在液固界面上的反射和折射 张碧星; 王文龙 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 北京 【期刊】物理学报 2008-06-15

53 基于平底孔反射体的双晶直探头测量模型 赵新玉; 刚铁; 张碧星 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室; 中国科学院声学研究所 【期刊】物理学报 2008-08-15

54 非近轴近似多高斯声束模型的相控阵换能器声场计算 赵新玉; 刚铁; 张碧星 哈尔滨工业大学现代焊接生产技术国家重点实验室; 中国科学院声学研究所 【期刊】声学学报(中文版) 2008-09-15

55 非整数维超声相控阵探测方法研究 章成广; 张碧星; 邓方青; 师芳芳 长江大学地球物理与石油资源学院; 武汉大学空间环境与大地测量教育部重点实验室; 中国科学院声学研究所声场声信息国家重点室 【期刊】声学学报(中文版) 2008-11-15

56 电阻率随位置线性变化时的三维大地电磁模拟 鲁来玉; 张碧星; 鲍光淑 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所; 中南大学资源环境与建筑工程学院 北京1 【期刊】地球物理学报 2003-07-17

57 时间反转法在水下通信中的应用 陆铭慧; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 北京 【期刊】声学学报 2005-07-10

58 用频率-波数法分析瑞利波频散曲线 张碧星; 鲁来玉 中国科学院声学研究所; 中国地震局地球物理研究所 北京 【期刊】工程地球物理学报 2005-08-25

59 均匀半空间三维体的三频激电相对相位法积分方程模拟 夏训银; 张宪润; 张碧星 天津华北地质勘查局; 中南大学信息物理工程学院; 中国科学院声学研究所 天津; 湖南长沙 【期刊】桂林工学院学报 2004-11-30

60 压电条SH声辐射场研究 张碧星; 汪承灏; Anders Bostr?m 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所; 瑞典Chalmers工业大学应用力学系 北京; 哥德堡SE41296 【期刊】物理学报 2005-05-12

61 声波在固体板中的多径传播及其时间反转声场 吴昊; 张碧星; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 北京 【期刊】声学学报 2005-05-10

62 层状半空间中导波的传播 张碧星; 鲁来玉 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 北京 【期刊】声学学报 2002-07-10

63 用时间反转法在水下波导介质中实现自适应聚焦的研究 张碧星; 陆铭慧; 汪承灏 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所 北京 【期刊】声学学报 2002-11-10

64 瑞利波勘探中“之”形频散曲线的形成机理及反演研究 张碧星; 肖柏勋; 杨文杰; 曹思远; 牟永光 中国科学院声学研究所; 长江水利委员会长江工程地球物理勘测研究院; 北京印刷学院图像中心; 石油大学地球科学系 【期刊】地球物理学报 2000-07-17

65 各向异性双相介质中多极源声波测井理论研究 张碧星; 王克协 中国科学院声学研究所; 吉林大学物理系 【期刊】地球物理学报 2000-09-17

66 层状半空间中的多模问题和瑞利波勘探 鲁来玉; 王文; 张碧星; 张友山 中国科学院声学研究所; 中南大学地球物理勘察新技术研究所; 中国科学院声学研究所 【期刊】物探化探计算技术 2001-08-28

67 瑞利波勘探中“之”字形频散曲线研究 张碧星; 鲁来玉; 鲍光淑 中国科学院声学研究所; 中国科学院声学研究所; 中南大学资源环境与建筑工程学院 北京 【期刊】地球物理学报 2002-03-17

68 层状介质中的声波场及面波研究 张碧星; 喻明; 熊伟; 兰从庆 中国科学院武汉物理研究所; 中南工业大学地球物理勘查新技术研究所 【期刊】声学学报 1997-05-10

69 频散瑞利波纵向衰减规律研究 喻明; 许克克; 兰从庆; 张碧星; 李珑; 熊伟 中国科学院武汉物理所; 中国科学院武汉物理所 【期刊】声学学报 1998-02-15

70 分层介质中面波的能量分布 张碧星; 兰从庆; 喻明; 熊伟; 李珑 中南工业大学地球物理勘查新技术研究所; 中国科学院武汉物理研究所; 中国科学院武汉物理研究所 【期刊】声学学报 1998-04-15

71 非等分辨率光线跟踪体绘制方法及其在超声CT三维成像中的应用 熊伟; 许克克; 喻明; 张碧星; 兰从庆 中国科学院武汉物理研究所; 中国科学院武汉物理研究所 【期刊】声学学报 1998-06-15

72 多层介质地层中有低速层出现时的陷模研究 张碧星; 喻明; 熊伟; 兰从庆 中南工业大学地球物理勘察新技术研究所; 中国科学院武汉物理研究所 【期刊】中国有色金属学报 1998-06-30

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荣誉奖励：

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媒体报道一：

张碧星：以“声”为名酬壮志

 

 

冰心老人有一句话：“成功之花，人们往往惊羡它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了奋斗的泪泉，洒满了牺牲的血雨。”凭借着多年来不为人知的勤勉敬业，中国科学院声学研究所研究员、博士生导师张碧星教授在声学研究领域征服了一个又一个的高峰。张碧星：以“声”为名酬壮志

本刊记者 胡 敬

 

冰心老人有一句话：“成功之花，人们往往惊羡它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了奋斗的泪泉，洒满了牺牲的血雨。”凭借着多年来不为人知的勤勉敬业，中国科学院声学研究所研究员、博士生导师张碧星教授在声学研究领域征服了一个又一个的高峰。

 

缘起：以“声”为名

 

声学是一门古老的学科，早在先秦时期就有“情发于声,生成文谓之音”之说；声学是一门经典的学科,它对当代科学技术的发展、社会经济的进步、国防事业的现代化以及人们物质精神生活的改善与提高都发挥着极其重要的作用；声学是最具生命力的学科，从经典声学到现代声学，其内涵不断在深化、外延不断在扩大。

 

而张碧星与声学结缘则是始于1988年，那时他在吉林大学物理系攻读硕士和博士学位，在吴式枢教授（中科院院士）和王克协教授的共同指导下，他开始从事井孔声学和油气储层探测理论方面的研究，至此埋首声学研究刻苦钻研。

 

如今张碧星已是中国科学院声学研究所声学微机电系统实验室主任，目前主要研究方向是超声检测与成像。“中科院的科研环境非常好，它给了我一个安心做科研的平台。”说这话的张碧星是真诚而坦率的，早年他大学毕业并做了七年中学教师，是怎样的坚持和勤奋才使得他没有安于现状，从本科生到博士生，从助理研究员到研究室主任，他从没放弃过自己的科学理想并在专业领域颇有建树：

 

他在超声成像、超声传播与散射、超声电子学、井孔声学、层状介质声学等方面开展了深入系统的研究工作，在时间反转成像、相控阵检测与成像、瑞利波探测理论及方法、声波测井理论与解释等方面负责完成了多项国家级科研项目及横向课题。他针对分层介质、各向异性介质、多孔介质、压电介质等，对声波的激发和传播与散射机理、声学探测理论和方法、声成像理论和方法、超声相控阵检测与技术开发等问题开展了长期的科学研究，取得了一系列具有原创性的科研成果，在国内外同行中引起了广泛的关注和重视。

 

钻研：超声相控技术

 

超声波可以穿透不透光的物体，利用超声波在物体中的传播特性可以获得物体内部结构和声学参数的信息，从而得到物体内部结构的直观图像，即超声成像技术能对不透明体的内部结构得到人眼可见的图像。

 

超声成像是超声探测从定性向定量化和可视化发展的标志，是声学领域中极为重要的发展方向，在很多行业取得了广泛的应用，而且新的检测成像技术也在不断地提出和发展。超声相控阵技术就是最近十多年来迅速发展起来的一种新型超声检测技术，它是利用电子技术控制相控阵换能器各阵元发射信号的时间延迟和幅度实现声波的聚焦发射和聚焦接收，即利用电子扫描技术快速改变各阵元信号的时延和幅度，进行快速动态聚焦和扫描成像，从而对待检材料的各个部位进行快速的扫描、检测与成像。和常规技术相比，它大大提高了检测速度和精度。

 

由于这一技术的诸多优势，它已在国外很多领域得到了快速发展和成功应用，如工业检测中的管材检测、管道焊缝检测、核电站设备材料检测、飞机材料检测、铁轨和车轮检测等，在相关行业已不断推出逐渐成熟的商业性超声相控阵成像设备和仪器。然而，我国关于超声相控阵技术研究起步较晚，目前还没有具有自主知识产权的任何成型的商用超声相控阵成像仪器和设备。

 

针对这一状况，张碧星教授近十年来一直坚持开展超声相控阵检测技术的理论、方法及实验研究。近几年，在国家863计划课题资助下，开展了超声相控阵管材检测技术的应用研究，取得了可喜成果。

 

管材在生产过程中，由于多种原因会产生多种形式的纵向和横向的缺陷，这些缺陷对管棒材的质量保障及安全生产存在着极大的质量隐患，目前，我国钢厂的管材超声检测方法几乎都是采用常规的探伤检测技术和设备，其检测手段基本停留在几十年前的检测水平上。

 

对此，张碧星教授率团队，在开展大量超声相控阵理论和实验研究的基础上，专注于管材超声相控阵检测的应用技术研究，结合最先进的计算机数字技术、微电子技术和机械自动化技术，攻克了一系列技术难关，在相控阵换能器探头设计与研制、相控阵发射采集系统、高速数据处理与传输等关键技术上取得突破，打破了国外技术的封锁，成功研制出我国第一台超声相控阵管材探伤设备，关键技术指标达到国际先进水平，具有自主知识产权，填补了我国在超声相控阵管材检测上的技术空白，改变了我国不能研制管材超声相控阵检测设备的落后现状。

 

功成：“声”名远播

 

多年来，张碧星教授一直从事声学无损评价的基础理论和应用方法研究，他完善和发展了声表面波探测的理论体系。理论上对分层介质的传递矩阵进行了改进，改善了数值计算中的高频有效数字丢失现象，较大程度地提高了可计算的频率范围，使得在通常频段范围内完全克服了有效数字丢失现象的难题，该方法被称为propagator mathix法。在此基础上，他对声表面波探测理论与方法开展了系统深入的研究，正确地给出了声表面波多模态的物理诠释及内在机理，首次提出了声表面波“之”字形频散曲线的形成机理，为声表面波反演研究打开了缺口，并率先开展了声表面波反演研究。形成了一套基本成熟的声表面波探测的理论体系，已逐渐得到了国内外科技工作者的认可，目前已被大量引用。

 

他发展了声学时间反转聚焦成像理论，首次将时间反转法应用于各向异性介质，提出了时间反转聚焦增益的概念。率先在国内开展了系统的声学时间反转聚焦理论和实验研究，将时间反转法应用于水下编码通信，极大地降低水下通信中的误码率，使通信距离大大增加，推动了我国水下通信研究的发展。这项工作得到了时间反转法创始人、著名物理学家Fink教授的高度评价。

 

在井孔声学方面，他深入系统地研究了模式波和临界折射波的激发与传播机制，指出多极源在低频段测得的是临界折射横波而不是具有频散特性的模式波，澄清了前人在该问题上的模糊认识。对于各向异性声测井理论，他首次采用摄动理论对各向异性地层井孔内外声场进行了摄动求解，得到了一套完整的理论体系，对非轴对称各向异性声测井理论、井中横波劈裂等问题的研究提供了很好的理论基础。

 

专注科研之外，张碧星教授也十分注重与国际接轨，与国际学术界建立了长期友好的合作关系。他多次参加国际学术会议，并担任了第17届世界无损检测会议、第10届西太平洋会议、第2届中韩无损检测会议、第5届国际波动力学会议等国际会议的分会主席。他还发起、组织并主办了第一届和第二届中日无损检测新技术研讨会。

 

通过与张碧星教授的交谈，教授纯朴而谦卑，乐观而豁达的性格深深的感染了我们，这位在声学领域里探索多年的专家，选择了对事业执着追求，对科研全力以赴，从而让自己的生命厚重而有意义。祝愿他在这条充满艰辛也藏有喜悦的攀峰途中，越攀越高！

 

文章来源：《科学中国人》作者：胡敬 2012-11-27

媒体报道二：

中国科学院声学研究所研究员张碧星：情系声学 矢志创新

 

冰心老人有一句话：“成功之花，人们往往惊羡它现时的明艳，然而当初，它的芽儿却浸透了奋斗的泪泉，洒满了牺牲的血雨。”凭借着多年来不为人知的勤勉敬业，中国科学院声学研究所研究员、博士生导师张碧星在声学研究领域征服了一个又一个高峰。

 

他在超声成像、超声传播与散射、超声电子学、井孔声学等方面开展了深入系统的研究工作，在时间反转成像、相控阵检测与成像、瑞利波探测理论及方法等方面负责完成了多项国家级科研项目和横向课题。他针对分层介质、各向异性介质、多孔介质等，对声波的激发和传播与散射机理、声学探测理论和方法、声成像理论和方法等问题开展研究并取得了一系列具有原创性的科研成果。

 

张碧星一直从事声学无损评价的基础理论和应用方法研究，完善和发展了声表面波探测的理论体系。理论上对分层介质的传递矩阵进行了改进，改善了数值计算中的高频有效数字丢失现象，较大程度地扩大了可计算的频率范围，使得在通常频段范围内完全克服了有效数字丢失现象的难题。

 

在此基础上，他对声表面波探测理论与方法开展了系统深入的研究。正确地给出了声表面波多模态的物理诠释及内在机理，首次提出了声表面波“之”字形频散曲线的形成机理，为声表面波反演研究打开了缺口，并率先开展了声表面波反演研究。

 

他发展了声学时间反转聚焦成像理论，首次将时间反转法应用于各向异性介质，提出了时间反转聚焦增益的概念。率先在国内开展了系统的声学时间反转聚焦理论和实验研究，将时间反转法应用于水下编码通信，极大地降低了水下通信中的误码率，使通信距离大大增加，推动了我国水下通信研究的发展。

 

在井孔声学方面，他深入系统地研究了模式波和临界折射波的激发与传播机制，指出多极源在低频段测得的是临界折射横波，而不是具有频散特性的模式波，澄清了前人在该问题上的模糊认识。

 

对于各向异性声测井理论，他首次采用摄动理论对各向异性地层井孔内外声场进行了摄动求解，得到了一套完整的理论体系，从而为非轴对称各向异性声测井理论、井中横波劈裂等问题的研究提供了很好的理论基础。

 

近10年来，张碧星一直坚持开展超声相控阵检测技术的理论、方法及实验研究。

 

在国家“863”计划课题资助下，他率团队在开展大量超声相控阵理论和实验研究的基础上，专注于管材超声相控阵检测的应用技术研究，在相控阵换能器探头设计与研制、相控阵发射采集系统、高速数据处理与传输等关键技术上取得突破，打破了国外技术的封锁，成功研制出我国第一台超声相控阵管材探伤设备，关键技术指标达到国际先进水平，具有自主知识产权，填补了我国在超声相控阵管材检测上的技术空白，改变了我国不能研制管材超声相控阵检测设备的落后现状。

 

文章来源：《中国科学报》2012-11-09