1-3型二维柱形凹面线聚焦换能器声场特性

作     者：刘智颖 阎守国 林歆博 黄娟 张碧星 LIU Zhiying;YAN Shouguo;LIN Xinbo;HUANG Juan;ZHANG Bixing

作者机构：中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049 奥瑞视(北京)科技有限公司北京100084 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2022年第47卷第4期

页      面：503-510页

核心收录：

学科分类：07[理学] 08[工学] 070206[理学-声学] 0802[工学-机械工程] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2018YFF01012801) 国家自然科学基金项目(11774377)资助 

主　　题：聚焦换能器 线聚焦 瑞利积分 声场分布 聚焦性能 结构长度 声场特性 理论表达式 

摘      要：设计并研制了柱面结构的1-3型复合材料凹面线聚焦换能器,在提高换能器带宽的同时,可以实现声场的线聚焦。将换能器内部PZT柱作为独立声源,应用瑞利积分和叠加原理,推导出了柱形凹面换能器总声场的理论表达式。通过仿真计算分析了换能器在聚焦线上的声场特点以及相关参数对聚焦性能的影响。对换能器参数做出合理设计,使换能器在实现线聚焦的同时,声场在聚焦线上的起伏较小,从而设计并制作出聚焦性能良好的线聚焦凹面换能器探头。实验测试结果表明采用本文方法计算得到的换能器声场与实测的声场分布基本符合,柱形凹面换能器在其几何焦点附近范围内均可实现聚焦,并在侧向上形成清晰的聚焦线,其聚焦线长度为换能器的侧向结构长度,在聚焦线上声场分布起伏较小。