[發明專利]一種全矩陣線性超聲換能器陣列的設計方法

有效

• 申請號: 201910249903.6
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110059371B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 宋壽鵬;張瑜;吳華清
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種全矩陣線性超聲換能器陣列設計方法，其特征在于，包括：

建立全矩陣線性超聲換能器陣列單陣元空間聲場分布P：

其中，λ為波長；r為空間任意一點與陣元幾何中心的距離；c₀為介質中的聲速；ρ₀為介質密度；ω為激勵信號角頻率；a為矩形陣元長度；b為矩形陣元寬度；θ為位置向量r與陣元平面法線的夾角；u_A為微元中心處的振速幅值；φ為連線l與陣元平面上x軸正向的夾角，連線l為空間任意一點在陣元平面的投影點與陣元幾何中心之間的連線；j是虛數單位；

建立陣元指向性函數D(θ₁，θ₂)：

其中，θ₁為位置向量r在陣元通過幾何中心，且沿寬度方向垂直于陣元平面上的投影與陣元法線的夾角；θ₂為位置向量r在通過陣元幾何中心，且沿長度方向垂直于陣元平面上的投影與法線的夾角；

求解有效聲束寬度w

其中，H為缺陷與檢測換能器陣列平面的垂直距離；

根據陣元指向性函數D(θ₁，θ₂)和有效聲束寬度w，確定矩形陣元長度a和矩形陣元寬度b；

根據有效聲束完全覆蓋遠場檢測區域的條件，確定陣元間距d，所述陣元間距d為：

根據給定陣元數目和有效檢測孔徑，評估陣列成像質量。

2.根據權利要求1所述的全矩陣線性超聲換能器陣列設計方法，其特征在于，所述矩形陣元寬度b的取值在[0.7λ，1.2λ]，所述矩形陣元長度a滿足：a≥10b。

3.根據權利要求1所述的全矩陣線性超聲換能器陣列設計方法，其特征在于，所述根據給定陣元數目和有效檢測孔徑，評估陣列成像質量，具體為用戶根據實際情況自行確定線性陣列中陣元的數目，評估陣列成像質量的指標為：

其中，API為評價超聲陣列對缺陷的檢測和成像清晰度的量化指標；A_-6dB為圖像中從幅值最大值下降到-6dB之內的所有像素點的面積。