典型活塞换能器声场分布及其指向性.pdf

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1、第15卷第5期解放军理工大学学报(自然科学版)Vo1．15No．52014年1O月JournalofPLAUniversityofScienceandTechnology(NaturalScienceEdition)0ct．2014典型活塞换能器声场分布及其指向性张明，宋蕊，江雨春香，冯怡斯(解放军理工大学理学院，江苏南京2111O1)摘要：为了比较分析形状各异的声源声场分布及指向特性，利用瑞利积分和加法定理，计算出5种典型活塞声源辐射声场的远场声压分布和指向性函数，分析了辐射频率和几何尺寸对指向性的影响，并采用MAT—LAB进行二雏及三维的仿真模拟。结果

2、表明，方形(环)活塞的指向性要好于等面积的圆形(环)活塞的指向性；在活塞尺寸不变的情况下，频率增大，所有形状活塞换能器指向性均增强；当频率和外径不变时，内径尺寸对环形活塞指向性影响较小；当频率和内径不变时，外径越大，环形活塞指向性越好。关键词：活塞换能器；辐射声场；指向性函数中图分类号：0426．2DOI：10．7666／j．issn．1009—3443．201306006InvestigationonsounddistributionanddirectivityoftypicalpistontransducerZHANGMing，SONGRui，JIAN

3、GYuchun，FENGYisi(CollegeofSciences，PLAUniv．ofSci．&Tech．，Nanjing211101，China)Abstract：Theemphasisofphasedarrayfocusingtechniqueistoanalyzetheacousticfieldcharacteristicsofanysinglearrayelement．Pistontransducerhasmanymodels，suchascircularpiston，ringpiston，rectan—gularpiston，squarepi

4、ston，quadrateringpistonandsoon．Fivetypicalpistontransducermodelsweresimulatedinordertoanalyzetheiracousticalfieldandcomparetheirdirectivity．Thefar-fieldsoundpres—suredistributionandthedirectivityfunctionwerecalculatedusingRayleighequationandtheadditiontheo—rem．Twoandthreedimension

5、aldirectivityofthepistonsourceweresimulatedbyM—languageofMAT—LABsimultaneously．Severaldirectionalityrelatedfactorswerealsoanalyzed．Theresultshowsthatatthesamevalueoffrequencyandpistonarea，thefarfieldofthesquare(quadratering)pistonismoreuniformthanthatofthecircular(ring)piston．Inth

6、ecaseofconstantpistonsize，thedirectivityofallpistontransducersincreasewithfrequencyincreased．Whenbothfrequencyandoutsideradius(side)arefixed，theinsideradius(side)haslittleeffectonthedirectivity．However，atthesamefrequency，whiletheinsideradius(side)remainsunchanged，thedirectivityint

7、ensifiesobviouslywiththeincreaseoftheoutsideradius(side)．Keywords：pistontransducer；radiationacousticalfield；directivityfunction和其他声波聚焦技术相比，相控阵聚焦技术可点显得尤为重要。活塞式换能器是一种应用非常广精确控制焦点的位置、大小、深度，且切换速度更快，泛的声源，长期以来，活塞声源辐射声场及其指向性在超声聚焦和次声聚焦技术中发挥着重要的作研究是声学研究中的基本问题之一。国内外学者对用卜。随着人们对相控阵的波束指向性指标要求圆形

8、、矩形、六边形、环形等不同形状的活塞声源进越来越严格，分析不同形状