系统工程与电子技术 ›› 2021, Vol. 43 ›› Issue (3): 631-636.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2021.03.05

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新型旋转抛物面换能器阵列的设计

谭笑枫1(), 李夕海1(), 曾小牛1(), 康志谦2(), 李广帅1()   

  1. 1. 火箭军工程大学核工程学院, 陕西 西安 710025
    2. 火箭军士官学校, 山东 青州 262500
  • 收稿日期:2020-05-12 出版日期:2021-03-01 发布日期:2021-03-16
  • 作者简介:谭笑枫(1993-), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为声学信号处理。E-mail:tanxf2177@163.com|李夕海(1975-), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为智能信号处理、模式识别。E-mail:xihai_li@163.com|曾小牛(1987-), 男, 讲师, 博士, 主要研究方向为信号处理。E-mail:xiaoniuzeng@163.com|康志谦(1995-), 男, 硕士, 主要研究方向为声学信号处理。E-mail:124036744@qq.com|李广帅(1995-), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为数字信号处理。E-mail:Li1146800148@163.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(41774156);国家自然科学基金(41374154)

Design of novel rotary paraboloid transducer array

Xiaofeng TAN1(), Xihai LI1(), Xiaoniu ZENG1(), Zhiqian KANG2(), Guangshuai LI1()   

  1. 1. School of Nuclear Engineering, Rocket Force University of Engineering, Xi'an 710025, China
    2. Rocket Force Sergeant School, Qingzhou 262500, China
  • Received:2020-05-12 Online:2021-03-01 Published:2021-03-16

摘要:

针对常见的一维线阵列和二维平面阵存在能量转化率低、成本高和加工精度要求高等问题, 在构建任意三维阵列的指向性函数的基础上, 设计了一种旋转抛物面型换能器阵列。将平面型换能器阵列旋转成抛物面型,利用指向性函数确定旋转抛物面型换能器阵列相应参数的最优值。仿真对比实验及其分析表明, 该新型阵列可以在减少换能器阵元使用数量、增大阵元间距的同时, 改善阵列的指向性, 并能提高声能量转化效率, 使更多的声能集中在主瓣方向。

关键词: 超声波, 换能器, 阵列, 指向性, 旋转抛物面

Abstract:

Aiming at the problems of low energy conversion rate, high cost and high machining accuracy in common one-dimensional linear array and two-dimensional planar array, a rotating paraboloid transducer array is designed based on the construction of directivity function of arbitrary three-dimensional array. The planar transducer array is rotated into a paraboloid type, and the optimal parameters of the rotating paraboloid transducer array are determined by the directivity function. The simulation results show that the new array can not only reduce the number of transducer elements, but also increase the array spacing, improve the directivity of the array, and improve the efficiency of acoustic energy conversion, so that more acoustic energy is concentrated in the direction of the main lobe.

Key words: ultrasound, transducer, array, directivity, rotating paraboloid

中图分类号: