二维超声阵列换能器声场的两种时域仿真模型比较

作     者：白培瑞 赵奇 曹茂永 韩焱 

作者机构：中北大学电子测试技术重点实验室太原030051 山东科技大学信息与电气工程学院青岛266510 

出 版 物：《声学学报》 (Acta Acustica)

年 卷 期：2011年第36卷第5期

页      面：506-512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：山东省自然科学基金项目(ZR2009CM032) 山东省高等学校科技计划项目(J09LG19) 山东科技大学"春蕾计划"项目(2009AZZ153) 

主　　题：换能器结构 仿真模型 声场仿真 声阵列 二维 脉冲响应模型 阵元间距 非均匀介质 

摘      要：针对二维超声阵列换能器的声场仿真,以xMATRIX超声换能器结构为原型,设计仿真实验对分割阵元空间脉冲响应模型和离散点阵代表模型的计算精度、计算效率、影响参数和适用场合进行了分析比较。结果表明,分割阵元空间脉冲响应模型计算速度快,精度高,对阵元尺寸、阵元间距、聚焦深度及阵元高宽比例敏感,广泛应用于均匀介质中的声场仿真。离散点阵代表模型计算成本高,对阵元数目和阵元代表点数敏感,便于进行非均匀介质中任意形状换能器阵列的声场仿真。在相同阵列孔径和激励脉冲下,分割阵元空间脉冲响应模型的计算精度比离散点阵代表模型高6%左右,二维声压曲线和三维声场的计算速度分别比离散点阵代表模型快20倍和1000倍。