水声共形阵障板影响和阵元互耦计算及发射波束优化

摘要

基于边界元理论并结合优化方法,提出了计算水声发射换能器共形阵驱动电压加权向量的新方法,该方法可以控制发射波束的旁瓣并获得良好的发射性能.首先,由边界元方程推导出在阻抗边界障板条件下换能器阵的振速与辐射声场之间的关系式;然后,计算出换能器阵的互阻抗矩阵,并根据换能器等效电路原理给出了换能器阵的驱动电压与其振速之间的关系式;最后结合优化方法计算出换能器阵驱动电压的加权向量来获得低旁瓣的发射波束.对14元共形阵进行了仿真计算,并在消声水池中进行了实验验证.仿真计算及实验结果表明,本文方法可以充分考虑换能器阵障板影响和阵元间的相互作用,不仅使基阵获得低旁瓣的发射波束,而且使得驱动电压的最大幅值一定时,换能器阵轴向上的辐射声压达到最大.