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基于时间反转法的相控换能器声场的仿真研究
  • ISSN号:1000-310X
  • 期刊名称:《应用声学》
  • 时间:0
  • 分类:R318.5[医药卫生—生物医学工程;医药卫生—基础医学]
  • 作者机构:[1]天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津300070
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(81272495)
中文摘要:

相控换能器具有焦距可调的优势。本文以82阵元相控换能器建立的3D数值仿真模型为例,基于时间反转法提取阵元的激励信号,利用时域有限差分(FDTD)法对Westervelt声波非线性传播方程进行声场数值仿真,研究不同阵元分布、焦点偏离声轴的距离、设定焦距大小对形成声场的影响,可调控范围及其消除旁瓣方法。研究结果表明,随机分布相控阵可明显降低声场中的旁瓣;随着偏离声轴距离的增加,主瓣声压幅值逐渐减小,旁瓣与主瓣的最大声强比值r逐渐增大,且沿声轴的可调控范围逐渐减小;随声轴方向上设定焦距的增加,主瓣声压幅值先增大后减小,r值先减小后增大;基于时间反转法的高声压旁瓣消除法可在一定程度上扩大相控阵声场的可调控范围。

英文摘要:

Phased array transducer has the advantage of adjustable focal length. In this paper, the incentive signal of each element is abstracted by time reversal method and the acoustic pressure numerical simulation is undergone through finite difference time domain (FDTD) of Westervelt acoustic nonlinear transmission formula based on the 3D numerical simulation model of 82-element phased array transducer. The effect of different element distribution, the distance off the acoustic axis and the setting focal length on the forming acoustic pressure field is discussed. The adjustable range of acoustic pressure field and the method which eliminate sidelobe is also analyzed. The results show that the phased array transducer with quasi-random distribution can suppress the sidelobe significantly. As the distance off the acoustic axis increasing, the acoustic pressure amplitude of the main lobe decreases, the acoustic intensity ratio between the maximum sidelobe and the main lobe (r value) increases, and the adjustable range along the acoustic axis decreases. The acoustic pressure amplitude of the main lobe increases firstly and then decreases, while r value decreases firstly and then increases with the increase of setting focal length along the acoustic axis. To some extent, the acoustic adjustable range can be extended by the high acoustic pressure sidelobe elimination method based on time reversal method.

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期刊信息
  • 《应用声学》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院声学研究所
  • 主编:王秀明
  • 地址:北京市海淀区北四环西路21号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:yysx@mail.ioa.ac.cn
  • 电话:010-82547761
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-310X
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2121/O4
  • 邮发代号:2-561
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,中国科技论文统计用刊,中国科学引文数据库来源期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:4544