基于稀疏超聲相控陣的障礙檢測方法研究.pdf

1、提出了一種可用于空氣中障礙檢測的稀疏超聲相控陣設(shè)計方案。結(jié)合聲柱與圓形活塞式聲源的遠聲場聲學特性，得到了稀疏超聲相控陣的陣列因子和元方向圖，并對相控陣遠聲場輸出特性進行了建模。通過對不同陣元尺寸、間距、數(shù)目等參數(shù)的稀疏超聲相控陣聲場特性的仿真，分析了各參數(shù)對聲場特性的影響，選擇了直徑為16mm的壓電超聲探頭作為陣元。為解決稀疏超聲相控陣列聲場中出現(xiàn)柵瓣的問題，設(shè)計了發(fā)射陣列與接收陣列上下交錯排列的排布形式。發(fā)射陣列由8個陣元組成，陣元間

2、距為雙倍波長;接收陣列由5個陣元組成，陣元間距為三倍波長。設(shè)計的陣列比單列陣列結(jié)構(gòu)更加緊湊，可有效消除柵瓣和抑制旁瓣，橫向分辨率達到4.09°，掃描范圍由30°擴大到50°，達到了優(yōu)化輸出聲場的目的。
　　根據(jù)穩(wěn)健設(shè)計的相關(guān)理論，給出了稀疏超聲相控陣列的穩(wěn)健設(shè)計思路，以降低相控陣對溫度測量誤差、安裝誤差以及換能器個體差異對聲場特性的影響。經(jīng)過多次正交試驗，對相控陣的發(fā)射陣列間距和接收陣列間距進行了微調(diào)，調(diào)整后的發(fā)射陣列間距為17.