管道内检测的环形相控阵超声聚焦方法

针对管道内检测中相控阵超声聚焦的问题,分析了管道中环形相控阵超声辐射的超声波传播原理,建立了聚焦数学模型,计算了阵元间激励信号的延时;采用128阵元的换能器对直径为168mm的管道进行试验,结果表明,环形相控阵超声的延时法则实现了不同工作阵元数量以及不同焦距条件时,声束在管壁中的聚焦。在工作区间内,一定数量的阵元可获得良好的聚焦效果。

200MH_Z的H面号角环形相控阵系统热疗深部肿瘤的研究

本文提出并研究了一种新型的电磁热疗系统-H面号角环形相控阵系统。推导出了适应性广的理论公式。以肺部CT图为模型,用矩量法计算得到了胸腔横断面内电场分布及吸收功率分布的计算机数值结果。结果表明,在200MHz的电磁波辐射下,适当调节阵列各单元的相位,振幅和位置,肺部肿瘤可得到优化的选择性加热,从而达到最佳的热疗效果。

H面号角环形相控阵系统热疗深部肿瘤的三维数值模拟

本文研究了H面号角环形相控阵电磁热疗系统的三维情形.结合三维电磁散射理论,导出了该系统与人体相互作用的电磁理论公式.以人体腹部CT图为依据,用场量迭代法计算得到了人体腹腔内电场及吸收功率的三维分布.结果表明,通过电和机械的手段适当调节该热疗系统各辐射元的参数,在人体深部肿瘤内可得到优化的选择性加热.为该系统的工程设计和临床应用提供了理论依据.

基于环形相控阵的空心车轴探伤方法的研究

以高速列车空心车轴超声波探伤为背景,通过声场分析及CIVA软件仿真设计了环形相控阵,评估了有效阵元个数以及触发频率对声场的影响。采用环形相控阵探头的探伤系统能以直线推进的方式对空心轴进行探伤,较现有探伤方式,可大幅提升检测效率、简化机电结构,并可有效避免由于探头旋转所导致的耦合不稳定。

基于轨道角动量复用的声波通信特性及环形相控阵设计

为提高水下声波轨道角动量的通信性能,建立环形相控阵发射和圆面接收的通信模型,研究声波轨道角动量复用通信时的源头串扰特性;提出一种新的驱动方式以提高发射效率,并分析接收偏角对通信质量的影响。研究结果表明:当使用由N个不同发射源组成的环形相控阵产生l阶轨道角动量时,将同时产生c阶的轨道角动量串扰声束(其中c=l+bN,b为非零整数)。声源数N与声涡旋阶数l满足||l≤N/2,因此,在基于该环形相控阵的轨道角动量复用通信中,任意轨道角动量信道的串扰分量均在有用信道之外。使用N×M型环形相控阵(其中N为弧形声源组数,M为每组声源内的换能器数量)发射时,增大N和M均可提高发射效率,而当相控阵中换能器数量固定时,根据实际的需要合理选取N和M,有利于提高发射效率并降低阵列控制的复杂度,体现了控制设计的灵活性;随着接收偏角增大,通信性能整体下降。

热疗用环形平面换能器声场特性的研究

引入负声源,导出了环形平面换能器声场的简洁表示式,计算了单个圆环、多个同心圆环同时激励及环阵相控聚焦声源产生的声场,分析了环的宽度、环数及聚焦点位置等因素对声场特征的影响。提出根据各阵元在声场中某点产生的声压的相位来确定各阵元电激励信号的延时,此方法较根据各阵元到该点的平均声程确定各阵元电激励信号的延时,能更准确地在该点实现聚焦。

米波圆环天线阵的方向图综合研究

利用通过遗传算法和粒子群优化方法对米波圆环阵列的幅度和相位加权进行设计,实现方向图增益、副瓣电平和方向图凹口的优化综合。以位爬山法和相位局部搜索技术为辅助,得到了较为理想的方向图结果,同时将GA和PSO方法的计算效率进行了比较,后者操作更简单,占用的计算资源更少,方法和结果可作为共形阵方向图设计参考。

Modeling of Focused Acoustic Field of a Concave Multi-annular Phased Array Using Spheroidal Beam Equation

A theoretical model of focused acoustic field for a multi-annular phased array on concave spherical surface is proposed. In this model, the source boundary conditions of the spheroidal beam equation （SBE） for multi-annular phased elements are studied. Acoustic field calculated by the dynamic focusing model of SBE is compared with numerical results of the O＇Neil and Khokhlov-Zabolotskaya-Kuznetsov （KZK） model, respectively. Axia/dynamic focusing and the harmonic effects are presented. The results demonstrate that the dynamic focusing model of SBE is good valid for a concave multi-annular phased array with a large aperture angle in the linear or nonlinear field.