基于四维切片图的相控阵超声辐射声场研究

声束聚焦是超声相控阵区别于常规超声检测方式的主要特点之一。该文研究了单源矩形换能器与一维线阵的辐射声场。在四维切片图的基础上详细分析了频率、阵元数和阵元间距对声束聚焦时焦斑和焦深的影响,进而分析了对检测分辨力和声压值的影响,换能器参数的优化结果对于相控阵探头的优化设计具有一定的参考价值。     

阵元失效对超声阵列换能器的影响及优化研究

超声阵列换能器单个或多个阵元的振动效率、几何尺寸等参数的改变,会影响整个阵列的声场分布等性能参数,降低超声检测的分辨率及相应的检测效果.基于阵列换能器声压分布理论,利用自适应算法,从阵元激励的角度,探讨阵列超声换能器阵元激励的优化方法,消除阵元失效的影响.研究结果表明,利用声场分布空间中有限数量的优化参考点,经过对激励参数的优化,可以使有阵元失效阵列的整个声场分布、指向性及聚焦特性等性能指标与标准无阵元失效阵列的基本一致,达到期望的标准声场分布的参数指标,大大降低超声检测设备的应用成本,提高检测效果.     

热疗用凹球面状环形换能器的研究

引入负声源，导出了凹球面状环形换能器声场的简洁表示式。通过数值计算，研究了凹球面状环形阵列的阵元几何尺寸、阵元分布和阵元数及激励信号等因素对声场特征的影响，分析了此类阵列的相控聚焦效果。     

柱面声透镜声场分析

从惠更斯原理出发,采用点声源合成法对柱面型声透镜声场的分布及声场分布与透镜几何参数间的关系等作了分析.分析表明,如果对声透镜表面的划分足够小,则点声源合成法在一定程度上可用来对声透镜的声场作近似分析,同时发现柱面聚焦声透镜形成的线聚焦声场的分布和焦域声压幅值与声源频率、透镜长度、宽度及其几何半径均有复杂关系.     

线形宽带超声相控阵换能器的声场分析

讨论了一种计算矩形活塞阵元声场脉冲响应函数的简便算法,通过对不同延时量的矩形活塞阵元声场脉冲响应函数进行叠加,得到线形换能器阵列的脉冲响应函数;再施以宽带脉冲激励函数,得到线形换能器阵列的声场分布。比较了3种不同换能器的脉冲响应及声场分布,该法对工业无损检测领域超声成像用换能器参数优化具有重要意义。     

多阵元聚焦换能器声场的数值模拟及分析

提出一种新型的多阵元聚焦换能器,该聚焦换能器由6个排列在一个球径为146 mm的凹球面上的透镜式单元换能器组成,透镜曲率半径为112 mm,工作频率为1 MHz。该文应用坐标变换法对该聚焦换能器的复杂声场分布进行了数值计算,并测定了其声功率。研究结果表明:该结构具有较大的聚焦深度、较理想的焦域、可改变的声场能量,工艺简单,成本低廉。     

球面-锥面声透镜换能器的研究

通过数值计算和实际测量，研究了球面－锥面声透镜聚焦换能器产生的声场，证实其能产生较细长的聚焦声束，并且透镜的形状参数对聚焦声场分布有明显影响。     

双锥面声透镜换能器的研究

通过数值计算和实际测量，研究了双锥面透镜聚焦换能器产生的声场，证实其能产生较细长的聚焦声束，且透镜的形状参数对声场分布有明显影响。     

凸面-锥面声透镜换能器研究

通过数值计算和实际测量，研究并证实了凸面－锥面声透镜聚焦换能器产生的声场，能产生较细长的聚焦声束，并且透镜的形状参数对聚焦声场分布有明显影响。     

基于MATLAB的超声换能器声场可视化软件开发

对超声换能器的声场进行数值计算是当前研究的热点,在分析超声换能器声场模型的基础上,用MATLAB的GUI工具箱对声场进行可视化设计。通过输入换能器参数和介质参数,可以可视化地得到不同情况下的声场分布图,该软件可用于优化检测工艺,也可以指导探头设计。