对于提高压电超声换能器阵指向性的研究

摘要

超声换能器阵是声学参量阵的重要组成部分。它的作用是将高频电信号转化为超声波,然后超声波在空气中自解调成为声波。由于声学参量阵的目的是形成尖锐的声波，因此换能器阵必须具有高的指向性。本文的目的旨在研制特定规定要求下的具有高指向性的压电超声换能器阵，将主要介绍高指向性压电超声换能器阵的设计思想、研制过程和试验分析。
　　 在指定的换能器阵性能要求下，本文首先介绍了形成压电换能器阵指向性的物理因素，均匀换能器阵指向性的计算方法，然后分别研究并推导出圆环形和矩形换能器阵指向性函数的计算方法，通过Matlab仿真分析了设计时影响换能器阵指向性的因素，指出了两种阵的指向性图的差别，并确定了最终的方案。通过多方面信息的搜索，提出为了使实际的换能器阵达到好的指向性，必须对所用的换能器加以测量和选择。继而介绍了换能器的谐振特性、动态特性、集中参数等效电路和导纳、阻抗特性。研究了换能器的测量方法，并利用阻抗分析仪对换能器进行了测量，在测量的参数中研究对换能器输出性质影响最大的参数，针对这些参数对换能器加以选择。利用选择的换能器和设计的换能器阵制板。将制好的换能器电路板接入到声学参量阵构架中，对最后的指向性效果加以试验测试。
　　 文章的最后，总结了前面的研究工作，并对存在的问题提出了解决的方法和下一步的研究工作。