全矩阵线形超声换能器阵列声场仿真与设计

• 作者: 吴华清 宋寿鹏 张瑜
• 来源期刊: 电子测量技术
• 学科: 工学
• 关键词: 超声传感器阵列 全矩阵超声成像 缺陷检测 声场仿真
• 年，卷（期）: 2019,（20）
• 所属期刊栏目: 信息技术及图像处理
• 页码范围: 162-168
• 页数: 7页
• 分类号: TH878
• 语种: 中文
• DOI: 10.19651/j.cnki.emt.1902977

摘要

全矩阵超声成像作为一种新型超声检测可视化技术,其换能器阵列一直采用相控阵阵列结构.然而,全矩阵超声成像技术中阵元的激励模式和信号的接收模式与相控阵技术存在较大差异,对阵元产生的辐射声场和性能参数要求也不同,因此,继续沿用相控阵阵列结构,必然会导致阵列声场性能无法适应全矩阵成像的要求的问题.为此,从线形全矩阵超声成像原理出发,对线形换能器阵列声场进行了分析,建立了全矩阵模式下阵元辐射声场和指向性模型,推导出了-6 dB扩散角,获取了阵元几何参数与指向性的关系模型,并根据远场条件,给出了阵元间距确定方法.通过对直列人工缺陷进行成像,并与相同阵元数和相同有效检测孔径的超声相控阵探头进行成像对比,试验结果表明,所设计的全矩阵线形超声换能器阵列的成像效果优于超声相控阵,对位置较深的缺陷检出效果显著,并且在有效检测孔径相同的情况下,阵元数远少于相控阵探头,且具有更高的缺陷检出率和分辨率.