基本信息
张碧星 男 博导 声学研究所

声学微机电系统实验室主任
电子邮件:zhbx@mail.ioa.ac.cn 
电话:010-82547810
通信地址:北京北四环西路21号 中国科学院声学研究所
邮政编码:100190

研究领域

从事复杂介质和结构中声波的传播及成像方法研究,主要针对分层介质、各向异性介质、和非均匀介质研究声波的激发、传播、散射、聚焦和成像等方面的基础理论研究,面向油田、核电站和高铁等行业中的实际需求,研究超声无损检测的应用技术及检测设备的研发工作。

主要科研工作和成果

一直从事声学和地球物理领域的研究,先后在井孔声学、层状介质声学、超声检测与成像等方面开展了系统的理论和实验工作。主要开展了复杂介质和结构中声传播理论和成像方法研究,在分层介质、各向异性介质、和非均匀介质中研究了声波的激发、传播和散射等规律。结合实际问题,开展了工业超声无损检测和瑞利波勘探的基础理论研究,采用超声相控阵和时间反转等方法开展了声波的聚焦、扫描、检测与成像技术研究。在国家863计划资助下,开展了超声相控阵技术的应用研究,率领课题组研制出国内第一台超声相控阵管材在线检测系统。在国内、外重要刊物上发表论文近200篇,其中SCI论文40余篇。完成了多项国家863课题、自然科学基金和横向课题的科学研究工作。
招生专业
070206-声学
招生方向
超声传播与成像
超声探测

教育背景及研究方向简介

1991-09--1994-06 吉林大学 博士学位
1988-09--1991-06 吉林大学 硕士学位
超声传播与成像
主要研究超声波在固体材料中的传播规律,认识超声波与固体材料的相互关系,利用这种关系对固体内部进行声成像处理,得到固体内部结构的物理图像。对于不透明的固体介质,由于光波不能穿透,使得超声成像成为对固体内部结构成像的主要手段。目前,主要针对核电站、高铁、航空、油田等部门的重要服役设备开展超声成像研究,不仅展示材料内部结构的实时动态图像,显示材料内部裂纹和气泡等多种缺陷,而且还能分析缺陷的发展动态,为材料的使用寿命给出判断。
该研究方向具有很好的应用前景,毕业生有很好的分配去向,三分之一出国工作或学习,三分之一走向国内科研院所,三分之一去国内大型国企、外企和民营企业工作。
学历
吉林大学 19910901--19940630 研究生毕业
学位
吉林大学 19910901--19940630 博士

工作经历

1988年9月-1994年6月在吉林大学物理系攻读并获得理学硕士和博士学位,主要从事井孔声学和油气探测方面的研究;1994年9月-1996年8月,在中国科学院武汉物理与数学研究所做博士后工作,主要研究分层介质中的声传播与散射理论及应用方法;1996年9月-1999年8月,在中南大学地球物理研究所从事地震勘探理论与方法的科研及教学工作;1999年9月调入中国科学院声学研究所,专门从事声学无损检测的基础理论和声成像方法的科研工作;2002年在瑞典Chalmers工业大学作高级访问学者;2006年在挪威科技大学做客座教授。
社会兼职
2010-12--2014-12 中国声学学会理事
2010-09--2014-08 中国工程地球物理专业委员会专家
2010-01--2014-12 中国声学学会物理声学分会副主任
2010-01--2014-12 中国无损检测学会理事
2008-01--2012-12 北京无损检测学会委员
2008-01--2012-12 全国试验机标准化技术委员会委员

专利与奖励

   
专利成果
[1] 张萍, 阎守国, 黄娟, 张碧星. 一种基于超声多波的全聚焦成像检测方法及检测装置. CN: CN116429894A, 2023-07-14.
[2] 刘梦伟, 茹鹏磊, 宫俊杰, 王文, 张碧星. 一种提高Chirp变换频谱分析仪系统展宽线与压缩线匹配度的方法. CN: CN115541997A, 2022-12-30.
[3] 阎守国, 黄娟, 阚婷婷, 张碧星. 一种基于超声兰姆波缺陷检测的成像方法及装置. CN: CN113686959A, 2021-11-23.
[4] 黄娟, 阎守国, 张碧星. 一种针对密闭金属容器进行超声供电系统及方法. CN: CN109004764B, 2021-06-04.
[5] 林俊明, 沈建中, 张碧星, 蔡桂喜. 一种提高涡流检测裂纹深度检测范围的方法及其系统装置. CN: CN112730603A, 2021-04-30.
[6] 林俊明, 张碧星, 蔡桂喜, 沈建中, 吴晓瑜, 戴永红, 沈淮. 一种基于合成孔径原理的检测传感器装置及其系统方法. CN: CN112505141A, 2021-03-16.
[7] 林俊明, 陈立波, 王洪伟, 张碧星, 郭奇, 戴永红. 一种提高油液金属磨粒检测精度的方法及其检测装置. CN: CN112326513A, 2021-02-05.
[8] 林俊明, 沈建中, 戴永红, 张碧星, 卢超, 吴晓瑜, 宋凯. 一种涡流和声阻抗检测传感器及其制作方法. CN: CN112326782A, 2021-02-05.
[9] 刘梦伟, 宫俊杰, 王文, 张碧星. 一种高频声表面波沟槽栅阵色散延迟线相位偏差补偿方法. CN: CN109194300B, 2020-07-28.
[10] 王俊, 张碧星, 师芳芳, 孔超. 一种基于柱面超声相控阵的井壁成像系统. CN: CN109281652A, 2019-01-29.
[11] 董晗, 王俊, 张碧星, 师芳芳, 孔超. 一种超声相控阵井壁成像系统的采集、处理与控制电路. CN: CN109283260A, 2019-01-29.
[12] 高大亮, 师芳芳, 张碧星, 阎守国, 黄娟. 一种基于柱面超声相控阵的井壁缺陷定量评估方法. CN: CN109283250A, 2019-01-29.
[13] 董晗, 张碧星. 一种应用于柱面超声阵列的超声井壁成像方法. CN: CN109281651A, 2019-01-29.
[14] 陈诗文, 张碧星. 一种基于柱面超声相控阵的井壁缺陷分类识别方法. CN: CN109281653A, 2019-01-29.
[15] 高大亮, 师芳芳, 张碧星. 一种基于柱面超声相控阵的井壁实时成像方法. CN: CN109281650A, 2019-01-29.
[16] 董晗, 王俊, 张碧星, 师芳芳, 孔超. 一种基于超声相控阵的检测系统. CN: CN109283258A, 2019-01-29.
[17] 董晗, 孔超, 张碧星, 王俊. 一种井壁成像超声相控阵的信号处理电路. CN: CN109283251A, 2019-01-29.
[18] 董晗, 师芳芳, 孔超, 张碧星. 一种应用于超声相控阵井壁成像检测的回波信号处理方法. CN: CN109283261A, 2019-01-29.
[19] 黄娟, 阎守国, 张碧星. 一种用于无线供电的散热系统及其方法. CN: CN109246989A, 2019-01-18.
[20] 刘梦伟, 宫俊杰, 王文, 张碧星. 一种高频声表面波沟槽栅陈色散延迟线相位偏差补偿方法. CN: CN109194300A, 2019-01-11.
[21] 史慧宇, 阎守国, 张碧星, 黄娟. 一种用于超声相控阵焊缝检测的缺陷定位方法. CN: CN109142527A, 2019-01-04.
[22] 阎守国, 张碧星, 黄娟. 一种质点偏振方向控制与扫描检测方法. CN: CN109142537A, 2019-01-04.
[23] 阎守国, 张碧星, 黄娟, 戴宇翔. 一种基于多波聚焦的质点偏振方向控制新方法. CN: CN108645916A, 2018-10-12.
[24] 王俊, 张碧星. 一种针对隔金属板进行无线输能的换能系统. CN: CN206935724U, 2018-01-30.
[25] 王俊, 张碧星. 一种用于密闭金属容器内置设备充电的装置. CN: CN107528390A, 2017-12-29.
[26] 阎守国, 黄娟, 张碧星. 一种控制声场中声偏振方向的方法. CN: CN107328863A, 2017-11-07.
[27] 黄娟, 张碧星, 阎守国, 史慧宇. 一种无人机避障装置和方法. CN: CN107229284A, 2017-10-03.
[28] 阎守国, 黄娟, 张碧星. 一种识别裂纹方向的方法. CN: CN107144637A, 2017-09-08.
[29] 王俊, 张碧星. 一种针对隔金属板进行无线输能的换能系统. CN: CN107116018A, 2017-09-01.
[30] 张碧星, 阎守国, 黄娟. 一种聚焦声场中声偏振方向的控制方法. CN: CN107085041A, 2017-08-22.
[31] 张碧星, 阎守国, 黄娟. 一种超声检测与成像方法及其系统. CN: CN106990172A, 2017-07-28.
[32] 王俊, 张碧星, 黄娟, 阎守国. 一种针对密闭金属容器进行无线输能的系统及方法. CN: CN106981934A, 2017-07-25.
[33] 张碧星, 谭宜涛, 师芳芳, 吴先梅. 一种管材或棒材横伤检测的超声相控阵探头系统. CN: CN104655734A, 2015-05-27.
[34] 谭宜涛, 张碧星, 吴先梅. 一种用于超声相控阵成像检测仪的故障诊断方法. CN: CN104330480A, 2015-02-04.
[35] 张碧星, 谢馥励, 宫俊杰, 师芳芳. 一种宽带导波相控阵聚焦扫描方法及系统. CN: CN103837601A, 2014-06-04.
[36] 李长征, 张碧星, 师芳芳, 沈建中. 一种基于宽频带超声相控阵的缺陷检测方法. CN: CN103175893A, 2013-06-26.
[37] 张碧星. 一种基于声波时间反转法的超声扫描与检测方法. CN: CN102621223A, 2012-08-01.
[38] 张碧星, 师芳芳, 吴先梅, 宫俊杰, 章成广. 一种管(棒)材超声相控阵在线检测系统及检测方法. CN: CN102175766A, 2011-09-07.

出版信息

   
发表论文
[1] 曹子祎, 师芳芳, 张碧星. Layer-by-layer acoustic travel time approximation using ray theory for total focusing method imaging in carbon fiber reinforced polymer. Journal of Applied Physics[J]. 2023, 134: 124902-, [2] 姜柏涛, 张碧星. 奥氏体不锈钢焊缝中的声学仿真模型与全聚焦成像检测. 应用声学[J]. 2023, [3] Zhang, Ping, Liu, ZhiYing, Yan, ShouGuo, Huang, Juan, Zhang, BiXing. Characteristic analysis of scattering field in two-layer media by Green's function. CHINESE PHYSICS B[J]. 2023, 32(6): 305-315, http://dx.doi.org/10.1088/1674-1056/aca3a0.
[4] Zhou, Jiuguang, Cui, Zhiwen, Zhang, Bixing, Kundu, Tribikram, Sevostianov, Igor. The effect of porosity on the elastic properties of cortical bone and ultrasound propagation. INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE[J]. 2023, 182: http://dx.doi.org/10.1016/j.ijengsci.2022.103772.
[5] 殷宇昕, 黄娟, 张碧星. Transcranial Ultrasonic Focusing by a Phased Array Based onMicro-CT Images. Sensors[J]. 2023, [6] 殷宇昕, 阎守国, 黄娟, 张碧星. 经颅超声聚焦方法和声场特性研究. 声学学报[J]. 2023, 48(01期): 162-172, VIP_JournalArticle.
[7] 阚婷婷, 阎守国, 张碧星. 板状结构Lamb波频散补偿与聚焦接收成像检测. 应用声学[J]. 2022, 41(1): 96-102, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7106479397.
[8] 高子洋, 师芳芳, 张碧星, 苏业旺. 卷积神经网络的缺陷类型识别分析. 应用声学[J]. 2022, 41(2): 301-309, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7106774163.
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[11] 刘智颖, 阎守国, 林歆博, 黄娟, 张碧星. 1-3型二维柱形凹面线聚焦换能器声场特性. 声学学报[J]. 2022, 47(4): 503-510, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7107602207.
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[16] 姜柏涛, 阎守国, 黄娟, 张碧星. ULTRASONIC TOTAL FOCUSING IMAGING OF DEFECTS IN ANISOTROPIC AUSTENITIC STAINLESS STEEL WELD. 2020(第15届)全国压电和声波理论及器件应用研讨会论文集null. 2021, [17] 贾璐, 阎守国, 张碧星, 黄娟. 分层半空间表面非线性瑞利波的激发. 应用声学[J]. 2021, https://nxgp.cnki.net/kcms/detail?v=3uoqIhG8C46NmWw7YpEsKHTPvOGrUOOqX1coEOzL8AEWJW3rMqIkDyGxleMqKj9f--ksFQTmTXZ0ct8bBkLiUFv39pYmgo3P&uniplatform=NZKPT.
[18] 宋明鑫, 张碧星. 声表面波器件变频快速模拟方法. 应用声学[J]. 2021, 40(2): 263-268, https://kns.cnki.net/KCMS/detail/detail.aspx?dbcode=CJFQ&dbname=CJFDLAST2021&filename=YYSN202102014&v=MTI4MTZyV00xRnJDVVI3dWZZZWRtRnkvbVY3N05QRFRZWUxHNEhORE1yWTlFWUlSOGVYMUx1eFlTN0RoMVQzcVQ=.
[19] 张萍, 阎守国, 黄娟, 张碧星. ULTRASONIC MULTI-WAVE IMAGING BASED ON PLANE WAVE BY ADAPTIVE BEAMFORMING. 2020(第15届)全国压电和声波理论及器件应用研讨会论文集null. 2021, [20] Min ZHANG, Juan HUANG, Shouguo YAN, Bixing ZHANG. APPLICATION OF SC-FDE IN ULTRASONIC WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM. Proceedings of the 2019 Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications (13 th) :. 2021, 406-410, [21] 刘智颖, 阎守国, 黄娟, 张碧星. SIMULATION OF THE APPLICATION OF COMPRESSIVE SENSING TO ULTRASOUND TOTAL FOCUSING METHOD IMAGING. 2020(第15届)全国压电和声波理论及器件应用研讨会论文集null. 2021, [22] 张碧星. Ultrasonic total focusing imaging of defects in anisotropic austenitic stainless steel weld. 15th Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications. 2021, [23] 史慧宇, 郭忠存, 阎守国, 张碧星, 黄娟. 各向异性焊缝中超声相控阵瞬态声场仿真及缺陷定位方法. 声学学报[J]. 2021, 46(3): 447-455, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7104843217.
[24] 张碧星. Ultrasonic multi-wave imaging based on plane wave b adaptive beamforming. 15th Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications. 2021, [25] Dai, YuXiang, Yan, ShouGuo, Zhang, BiXing. An ultrasonic multi-wave focusing and imaging method for linear phased arrays*. CHINESE PHYSICS B[J]. 2021, 30(7): 303-310, [26] 张碧星. Simulation of the application of compressive sensing to ultrasound total focusing method imaging. 15th Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications. 2021, [27] 高子洋, 师芳芳, 张碧星, 苏业旺. 基于卷积神经网络的缺陷类型识别分析. 应用声学[J]. 2021, [28] 张碧星. Multiwave total focusing method for full-matrix imaging using ultrasonic phased array. Materials Evaluation. 2021, [29] 阚婷婷, 阎守国, 张碧星. 板状结构Lamb波频散补偿与聚焦接收成像检测. 应用声学[J]. 2021, 未知-, https://nxgp.cnki.net/kcms/detail?v=3uoqIhG8C46NmWw7YpEsKHTPvOGrUOOqX1coEOzL8AEWJW3rMqIkDxotI5rN_945TlnI2RhuOYZBYvfhTZDE0b1NH0zVh7Ym&uniplatform=NZKPT.
[30] Ping Zhang, Shouguo Yan, Yuxiang Dai, 张碧星. The Multi-wave Total Focusing Method for Full-Matrix Imaging Using an Ultrasonic Phased Array. Materials Evaluation[J]. 2021, 79(12): 1179-1183, [31] 戴宇翔, 阎守国, 张碧星. 固体中线性相控阵列的瞬态聚焦特性. 应用声学[J]. 2021, 未知-, https://nxgp.cnki.net/kcms/detail?v=3uoqIhG8C46NmWw7YpEsKHTPvOGrUOOqX1coEOzL8AEWJW3rMqIkDyGxleMqKj9fGpEV_-BJj881d5nxNFoJEmTcxnRMxerK&uniplatform=NZKPT.
[32] 王俊, 张敏, 张碧星, 黄娟, 阎守国. 超声无线输能的声电转换通道设计. 声学学报[J]. 2020, 45(1): 117-123, https://d.wanfangdata.com.cn/periodical/shengxxb202001014.
[33] Dai, YuXiang, Yan, ShouGuo, Zhang, BiXing. Ultrasonic beam focusing characteristics of shear-vertical waves for contact-type linear phased array in solid. CHINESE PHYSICS B[J]. 2020, 29(3): 270-276, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7101214697.
[34] 郭忠存, 阎守国, 黄娟, 张碧星. 多层奥氏体钢中超声相控阵辐射声场分析. 声学学报[J]. 2020, 45(5): 716-727, [35] 贾璐, 阎守国, 张碧星, 黄娟. Research on perturbation method for nonlinear elastic. 2020, [36] Jia, Lu, Yan, Shouguo, Zhang, Bixing, Huang, Juan. Research on perturbation method for nonlinear elastic waves. JOURNAL OF THE ACOUSTICAL SOCIETY OF AMERICA[J]. 2020, 148(3): EL289-EL294, http://dx.doi.org/10.1121/10.0001980.
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[39] Zhang Min, Huang Juan, Yan Shouguo, Zhang Bixing, Wu L, Sun B, Yang Z. uAPPLICATION OF SC-FDE IN ULTRASONIC WIRELESS COMMUNICATION SYSTEM. PROCEEDINGS OF THE 2019 13TH SYMPOSIUM ON PIEZOELECTRICITY, ACOUSTIC WAVES AND DEVICE APPLICATIONS (SPAWDA)null. 2019, http://apps.webofknowledge.com/CitedFullRecord.do?product=UA&colName=WOS&SID=5CCFccWmJJRAuMzNPjj&search_mode=CitedFullRecord&isickref=WOS:000469824500087.
[40] 张碧星. Simulation of nonlinear Rayleigh wave propagation in cracked layered elastic medium. 2019 Symposium on Piezoelectricity, Acoustic Waves, and Device Applications. 2019, [41] 贾璐, 阎守国, 黄娟, 张碧星. 分层板中微裂纹产生的非线性兰姆波仿真研究. 陕西师范大学学报:自然科学版[J]. 2019, 47(6): 65-71, http://lib.cqvip.com/Qikan/Article/Detail?id=7100612553.
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科研活动

   
科研项目
(1) 钠冷快堆管道声学检测的理论与方法研究,参与,国家级,2012-01--2015-12
(2) 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,国家级,2012-01--2015-12
(3) 超声相控阵实验与测试系统平台,主持,国家级,2011-10--2013-10
(4) 微声学与超声阵列成像,主持,国家级,2011-01--2015-12
(5) 分层介质中超声聚焦与成像方法研究,主持,国家级,2009-01--2011-12
(6) 高速铁路路基完整性的声学无损评价研究,主持,国家级,2009-01--2011-12
(7) 管材超声相控阵探伤设备,主持,国家级,2008-09--2011-12
(8) 锚杆锚固质量声学检测的理论与实验研究,主持,国家级,2008-01--2010-12
(9) 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,国家级,2008-01--2010-12

指导学生

已指导学生

邓方青  博士研究生  070206-声学  

王文龙  硕士研究生  070206-声学  

崔寒茵  博士研究生  070206-声学  

师芳芳  博士研究生  070206-声学  

谢馥励  博士研究生  070206-声学  

现指导学生

李长征  博士研究生  070206-声学  

阎守国  博士研究生  070206-声学  

张世功  博士研究生  070206-声学  

施成龙  博士研究生  070206-声学  

蔡明飞  博士研究生  070206-声学  

张超  博士研究生  070206-声学