超聲相控陣技術(shù)的聲場(chǎng)模擬和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的超聲檢測(cè)相比，超聲相控陣可以軟件控制其聲束角度、聚焦范圍和聚焦尺寸；操作簡單便捷，僅用一個(gè)小型電子控制的多晶陣列探頭即可實(shí)現(xiàn)多角度掃查；對(duì)復(fù)雜幾何形狀材料的檢測(cè)具有很大的靈活性。所以超聲相控陣技術(shù)在無損檢測(cè)中具有不可替代的地位。超聲相控陣技術(shù)中其聲場(chǎng)指向性是研究的重點(diǎn)，本文就是以如何提高相控陣的指向性為主要內(nèi)容進(jìn)行研究的。
　　本文的緒論部分首先介紹超聲相控陣的研究意義及其國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀。介紹了超聲相控陣技術(shù)在醫(yī)學(xué)和超聲

2、檢測(cè)中的各種應(yīng)用，并給出了超聲相控陣技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。得到本文所提出設(shè)計(jì)的基本思路和研究方向。
　　接著文中介紹了超聲聲場(chǎng)的基本概念和描述聲場(chǎng)的物理量。介紹了相控陣技術(shù)聚焦和偏轉(zhuǎn)原理，并給出了相控陣延遲時(shí)間的計(jì)算公式，給接下來的工作打下了理論基礎(chǔ)。
　　本文的第三部分介紹了超聲相控陣聲場(chǎng)的計(jì)算方法，給出了圓形換能器的聲場(chǎng)描述，重點(diǎn)對(duì)圓形陣列和矩形陣列進(jìn)行了指向性分析，給出了陣列換能器的排列依據(jù)，根據(jù)這一依據(jù)，本系統(tǒng)采用倒車?yán)走_(dá)等通

3、用的超聲探頭為換能器，采用矩形相控陣排列:陣列共七個(gè)探頭組成，以2*3分布的六個(gè)探頭組成矩形陣列，第七個(gè)探頭在陣列外。本系統(tǒng)采用多發(fā)單收形式，以陣列的六個(gè)探頭作相控陣發(fā)射，第七個(gè)探頭作單探頭接收?？梢缘玫秸胺揭欢ň嚯x的平面內(nèi) m*n個(gè)點(diǎn)的精確聚焦。實(shí)驗(yàn)證明，該陣列換能器個(gè)數(shù)少，聚焦精確，能夠滿足超聲避障的要求。
　　本文的第四章介紹了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件構(gòu)建，給出了系統(tǒng)工作的基本流程和實(shí)現(xiàn)空間掃描的方法。本文提出的尾鏈?zhǔn)綊呙璺椒ㄊ鞘?

4、*5個(gè)點(diǎn)的回波信號(hào)以間隔一個(gè)時(shí)間窗的時(shí)間逐次回到接收探頭，以此接收時(shí)間為基準(zhǔn)控制每個(gè)聚焦目標(biāo)點(diǎn)的發(fā)射時(shí)間。這個(gè)5*5個(gè)點(diǎn)的最優(yōu)掃描順序?yàn)?以發(fā)射并接收過程中用時(shí)最少的目標(biāo)點(diǎn)為先，用時(shí)多的為后進(jìn)行排序。對(duì)一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)的聚焦超聲波發(fā)射后，以下一點(diǎn)和此點(diǎn)的用時(shí)差加上一定的延時(shí)等于一個(gè)時(shí)間窗的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行下一個(gè)點(diǎn)的延時(shí)發(fā)射。這種方法大大提升了掃描速度，應(yīng)用到本系統(tǒng)可比逐點(diǎn)掃描節(jié)約時(shí)間90％，實(shí)現(xiàn)快速高精聚焦。本部分主要對(duì)PFGA的時(shí)序電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，