C形纵剖面部分球冠换能器结构对声焦域的影响

在球带腔形聚焦超声换能器的基础上,设计一种C形纵剖面部分球冠聚焦超声换能器,研究其结构参数变化对声焦域形态的影响。通过建立的有限元仿真模型,分别讨论了换能器的球带高度和聚焦夹角与焦域形态的变化关系。结果表明,球带高度越高、聚焦夹角越大,其焦域尺寸越小,焦域长轴与短轴的比值越低,焦域趋近于圆形,尤其是当球带高度为1.6F(F为焦距)、聚焦夹角≥210°时,其焦域三轴尺寸均可达到亚波长尺度。为验证仿真结果的正确性,设计制作了一个可改变聚焦夹角的换能器并进行了测试,实验与仿真结果大致相符。设计的换能器相对于传统行波换能器,焦域形态得到了明显改善,能够压缩焦域长短轴之比,有效提高聚焦精度,为改善聚焦超声换能器焦域形态提供了一种设计方法。

凹球壳形聚焦超声换能器的数值模拟分析

目的揭示凹球壳形聚焦换能器焦域形态及其设计参数之间的关系.方法利用声场中亥姆霍兹——基尔霍夫积分定理关于声压的计算理论,进行数值模拟.结果凹球壳形聚焦换能器应尽量选取半径大些、焦距小些的聚焦透镜;虽然其频率增高,焦域减小,但是还要考虑高频时声衰减的问题.结论对设计凹球壳形聚焦换能器有重要的意义.