超声换能器声场的理论分析

本文对超换能器时域、频域声场及它们之间的关系进行了分析，从理论上说明二者间由傅低变换相联系。     

超声换能器表面振动和声场测量及其与经典超声换能器的仿真比较

超声换能器广泛应用于声学测量,其工作性能主要取决于它的振动与声特征。然而,多数研究中的换能器被认为是经典的活塞或高斯型,经典与常用的真实换能器之间的差异容易被忽视。基于此,首先用激光测振和传声器测声方法测量了某厂家换能器产品的表面振动与声场特征。然后设计有限元方案,分别仿真经典与真实换能器的声场。最后从辐射面振速分布、声场声压和相关系数等方面,综合比较经典与真实超声换能器之间振动与声场的异同。结果表明,换能器间的辐射面振速分布差别明显,所研究的真实换能器的声场特征接近于活塞,而与高斯型差别较大。     

小球散射超声脉冲声场的指向性

基于对小球散射单频连续声场的研究,利用傅立叶变换对换能器激发的小球散射的脉冲声场进行分析,推导了小球散射脉冲声场的指向性函数计算公式,并计算了指向性函数值。与实验结果对比表明,在换能器中心频率较低、刚性小球半径较小的情况下,所推导的计算公式是可靠的。     

超声阵列换能器设计及声场模拟

聚焦超声采用的聚焦方式有许多种,电子聚焦是其中之一,与其它聚焦方式相比,电子聚焦技术有很多优点,然而一些相互矛盾的条件对其设计有很大影响。通过用快速算法对阵元声场、以及频率对场的影响进行模拟,对阵列设计中的几个主要考虑方面进行了分析,提供了一般设计思路。采用伪逆矩阵算法,对变迹技术和多焦点技术进行计算机模拟,为焦域控制提供了新的思路,结果表明：将电子聚焦阵列换能器用于高强度聚焦超声治疗设备,比其它     

超声换能器声场的激光可视化研究

为了提高超声检测的灵敏度和检测精度,优化检测工艺参数,充分了解超声换能器形成的声场至关重要。搭建了超声换能器声场的激光可视化实验平台,利用超声换能器在试样中激发出超声波,利用激光散斑接收试样表面某点在一段时间内的位移,再通过扫查获得一定区域内质点的位移,进而形成多时刻的质点位移场,以此实现超声场的动态显示。利用该系统对超声换能器声场的扩散情况进行了探测,探测结果与理论计算结果基本一致。     

换能器对超声衰减测量的影响

一、引言 声衰减系数是媒质的主要声学特征量,它能提供物质内部结构及媒质某些非声学性质的信息,例如:悬浮液的浓度和粒度、粗品材料和复合材料内粒子大小及分布等。影响衰减测量的因素,可概括为:1)换能器发射的衍射效应;2)换能器及耦合层对试样端面反射的影响;3)侧壁反射的影响;4)端面状况(平行度、平整度)的影响;5)温度不均匀的影响。这些因素使得衰减测量的精度下降,因此研究这些因素从而提出校正措施是一个急需解决的问题。 在影响衰减测量的五个因素中,换能器发射的衍射效应‘1’、端面状况(平行度;平整度)的影Ill叭2,3j以及温度不均…     

脉冲波声场的数值计算与测试研究

针对超声检测中影响缺陷定量准确性的声场问题进行了深入讨论,研究了脉冲波声场的计算方法,设计了相应的计算软件并绘制出实用换能器声轴线上的声压分布曲线,分析了不同材料和厚度的采样回波对频谱的影响,比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点。对脉冲波声场的测试结果表明,数值计算和实测结果有较好的一致性。本研究结果为提高超声检测中缺陷定量的准确性和科学性提供了依据。     

纵波及横波换能器在半无限固体介质中的辐射声场指向性

本文研究了圆形纵波及横波平面辐射器在半无限弹性固体介质中辐射声场的指向性，该指向性反映了半无限弹簧固体介质和辐射器有限尺寸对辐射声场的影响。用铝制的实验室模型分别测试了辐射声场的纵横波波形，实验结果与理论计算有较好的一致性。本文为固体换能器性能的测试提供了一种有效方法。     

用于超声物位测量的换能器研究

本文介绍了两种用于超声物位测量的系列换能器──纵向振动夹心换能器和纵振动与圆盘弯曲复合振动的压电换能器。纵向振动夹心换能器的尺寸为４０和８０，外壳采用了防腐蚀的ＰＶＣ材料。从压电方程出发，计算了换能器的各部分振动元件的尺寸，然后通过实测，结果表明与计算值相吻合，当换能器距天棚２．５ｍ时。不经过放大器可接收到第一次回波为３００ｍＶｐ－ｐ，配以发射、接收电路盲区为０．５ｍ。另一类是采用纵向振动与圆盘弯曲振动的复合换能器，它具有尖锐的指向性、高的发射效率和接收灵敏度。但是受激圆盘作弯曲振动时，在其表面…     

基元控制的方式优化自聚焦换能器聚焦声场的研究

根据HY2900聚焦超声治疗系统聚焦换能器采用6基元自聚焦方式的特点,通过对6基元聚焦换能器排序及数量的控制,达到了避让特定部位的目的。采用亥姆霍兹-基尔霍夫积分计算并用HY2900声场测量软件测量换能器在脱气水中声场的分布。对6基元换能器排序进行定义,结合水听器控制基元数及排序。在对换能器基元全驱动,关闭1、6基元,关闭1、2、6基元,关闭1、3、5基元的四种状况下测量聚焦换能器途径声场及焦平面声场分布。研究发现焦点上10 mm声场分布平面直接反映换能器基元数及随排序的改变换能器聚焦声途径的变化,可通过对换能器基元排序及数量的控制,优化其途径声场分布。     

基于近场测量法的水声换能器声场重建方法研究

为了提高对水声换能器声场分析的效率,开展了基于近场测量法的水声换能器的声场重建方法研究,首先将水声换能器的全息测量面近似为等效声源面,通过积分得到声场重建模型,然后利用自主研发的水下声场测量系统获得发射换能器全息测量面的复声压,实现对其声场的重建,最后比较不同全息测量面的重建结果和实测数据,并分析全息测量面的位置对重建结果的误差影响,得到了重建方法的有效测量区间。该声场重建方法可快速得到水声换能器的声场分布,并且准确可靠。     

基于近场声全息的高频换能器阵列声场测量方法

在二维平面声压构建技术理论基础上,结合空间傅里叶变换的近场声全息技术,提出一种高测量效率的声场测量方法。以由4个压电元件所构成的矩形活塞换能器阵列为测量对象,进行声场仿真和实验测量,验证该测量方法的测量精度与效率。结果表明,该方法相比面扫描法测量效率提高了560倍,相比积分法计算速度提高两倍,可有效应用于高频换能器阵列的声场测量。     

10MHz短脉冲超声聚焦换能器的工艺及效果

文章报导了为生物医学研究用的聚焦换能器,可以在水中发出延续时间为一个半周期,主频为10MHz的超声脉冲。文中介绍了研制工艺,并给出换能器以下的物理特性：1．用光学法拍摄的换能器在水中的聚焦过程;2．激发换能器的电脉冲波形及接收电压的波形和幅值;3．对于试样的探测结果。     

圆台型自聚焦超声压电换能器研究

对圆台型自聚焦超声压电换能器辐射声场分布进行了数值计算,分析了圆台换能器几何参数小端半径b、大端半径a以及高度h对轴向声场以及焦平面声场分布的影响。结果表明:圆台型自聚焦超声换能器轴向声场为振荡分布,声强平均值较高,存在一组最佳参数对应于最佳的聚焦效果,而径向声场分布比较均匀,焦平面有效半径小,受参数影响较小。     

基于近场声全息的聚焦换能器声场测量方法研究

高强度聚焦超声(HIFU)被广泛应用于医疗领域,但聚焦换能器焦点处的声强比较大,直接测量容易造成水听器损坏.为了间接获得焦点处声压,将全息测量面近似等效为声源面,结合空间傅里叶变换算法,提出了一种高测量效率的聚焦换能器声场测量方法.以球面自聚焦换能器为对象,进行声场测量方法的仿真研究和实验验证.结果表明,该方法比积分法...     

圆管超声换能器响应的激光超声检测

文章着重叙述一种用激光超声检测圆管超声换能器响应的方法。为激励和接收轴对称声场，采用压电圆管作为压电换能元件，并分别用环氧、环氧加钨粉为背衬，制作了两种压电圆管换能器。由激光超声方法和自发自收脉冲反射法实验测定了所制作的换能器的频率响应，并比较了频谱分析结果。实验结果不仅在一定程度上说明了两种背衬的效果，同时也表明激光超声检测换能器响应的可行性。     

水听器法的医用超声声场参数测量不确定度分析

提出了一种基于水听器法测量医用超声声场参数的测量装置,可通过扫描声场获取IEC 61157国际标准所要求的声场中峰值负声压等医用超声诊断设备的声输出参数.同时以一种B型超声诊断仪为例,对声场中声压的测量不确定度进行分析,分别给出A类、B类测量不确定度及标准不确定度,并对影响测量结果的主要因素进行了评定,得出当声压测定结果为1.456 4MHz时,其最小扩展不确定度可为0.215 0MHz.     

脉冲回波法与水听器法测量超声探头声场参数比较研究

针对美国ASTM E1065中提及的脉冲回波法与水听器法,通过在<10MHz频率范围内的实验,比较了这两种方法在评价平面超声探头与聚焦超声探头声场参数的一致性。实验表明,针对超声探头辐射声场参数的测量,在合理选择小球参数的基础上采用脉冲回波法与水听器法具有较好的测量一致性,而水听器法则提供了一种具有量值可溯源的超声探头评价与校准方法。