基于能量最低原理的超聲波束合成研究.pdf

1、超聲相控陣技術(shù)的研究是超聲無損檢測領域的一個熱點研究方向。相控陣是由一系列的壓電陣元晶片組成的陣列換能器，實現(xiàn)超聲波束的發(fā)射和接收。通過精確控制相位的電激勵電路驅(qū)動各個陣元分別產(chǎn)生超聲波，各陣元產(chǎn)生超聲波在空間干涉形成相控超聲波束。合成的波束在空間傳播，當遇到具有聲阻抗差異的界面后會產(chǎn)生反射波，通過陣元接收電路接收反射波，然后合成為波束，形成完整的波形圖，并以此判斷物質(zhì)中是否存在缺陷。該測量技術(shù)簡單易控、測量精度高，在醫(yī)學和工業(yè)領域得到

2、了使用和推廣。
　　 論文首先介紹了相控陣測量的理論知識和測量原理，對測量過程有了一定了解。在此基礎上，重點研究相控陣各陣元之間的聚焦延遲時間。聚焦延遲時間的研究直接關系著陣元發(fā)出聲波在空間實現(xiàn)聚焦、偏轉(zhuǎn)等效果，因此研究相控陣聚焦技術(shù)具有重要意義。
　　 根據(jù)聲波在介質(zhì)中傳播的特性，對聚焦延遲時間的研究分為兩部分分別進行研究。先研究聲波在單層介質(zhì)中傳播，此時聲波的傳播路徑相對簡單，通過簡單的幾何聲程法即可算出各陣元的聚焦

3、延遲時間。第二部分重點研究聲波在兩層介質(zhì)中傳播的情況，及聚焦延遲時間的計算。由于此時聲波將由一種介質(zhì)進入另一種介質(zhì)中，傳播的路徑將發(fā)生改變，所以它的計算將相對復雜。本文中提出了兩種有關陣元聚焦時間的算法，它們是基于斯奈爾定理的算法和基于費馬原理的算法。由兩種方法算出聚焦時間的具體求解式，由于該計算公式非常復雜，很難用手工完成計算。故本論文中，采用了計算機軟件編程的方式完成運算過程。通過計算機軟件編程寫出了一套簡潔快速操作的界面，只需輸入