相控阵超声阵列换能器中阵元参数对声场的影响研究

• 作者: 彭震宇 钱旭瑞 李永超 徐翔 刘松 陈磊磊 韦德胜 顾继俊
• 来源期刊: 光学与光电技术
• 关键词: 相控阵超声波检测 MATLAB软件 数值模拟 辐射声场模型 对比分析
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 图像与信号处理|Image and Signal Processing
• 页码范围: 25-33
• 页数: 9页
• 分类号: TB559
• 语种: 中文

摘要

为探究相控阵超声阵列换能器中不同阵元参数对声场的影响,以相控阵超声波检测基本原理和声场辐射理论为支撑,应用MATLAB软件进行数值模拟分析,建立辐射声场模型,进行不同参数下的阵列换能器指向性和声场分析.分析了阵元各项参数变化时对波束质量、聚焦范围、成像效果的影响,结果表明:阵元中心频率过小会使成像分辨率过低,阵元中心频率过大会使声场穿透力弱,检测深度浅;阵元数的增加显著提高成像效果,但是也会使成本大大提高;当阵元宽度由0.1λ增加到0.3λ,成像效果显著改善,再增加到0.6λ,成像效果改善不明显;阵元中心距增加会提高聚焦精度和成像效果,但是超过0.8λ时,成像效果急剧下降;偏转角度小于30°时,成像效果稳定且清晰,当偏转角度过大时,成像效果明显变差;聚焦深度太小使得声束聚焦性差,成像效果不好,当聚焦深度大于检测表面,成像效果好.对于指导实际超声相控检测具有一定指导意义.