球冠型换能器声辐射指向性分析

作     者：夏金东 黄海宁 张春华 李启虎 XIA Jindong;HUANG Haining;ZHANG Chunhua;LI Qihu

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 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2018年第43卷第4期

页      面：592-599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：国家自然科学基金青年基金项目(11304343)资助 

主　　题：声辐射特性 指向性 换能器 冠型 计算表达式 远场声压 求解模型 频率变化 

摘      要：为了研究球冠型换能器的声辐射特性,在分离变量法求解球面坐标系下波动方程的基础上,采用基于球谐基傅里叶变换及边界条件的求解模型,给出了球冠型换能器声辐射的远场声压计算表达式和远场指向性表达式;仿真计算了球冠换能器的远场指向性随球冠极角、球半径及振动频率变化的特性,球冠所在球障板的直径和介质中声波的波长比决定着球冠声辐射指向性,在低频或波长大于球障板直径时,球冠声辐射呈无指向性,随着频率的增高即波长的减小或者球障板直径的增大,球冠声辐射的指向性越明显,波束开角越趋向于球冠的开角,而且波束开角内出现波浪状起伏越明显;试制了高频球冠型换能器基阵,测试了换能器基阵300 kHz的指向性,测试结果与理论计算相符合,验证了理论计算表达式的正确性,可为设计球冠型换能器及基阵提供理论指导。