基于波动理论的聚波器几何参数设计

摘要

在管道内外压差一定的情况下,气体通过管道泄漏孔发出一定频率的超声波,超声信号随着距离的增加声压幅值衰减严重,为了解决这一问题,可以通过在接收传感器前增加聚波器的办法来实现.根据传播声场的特性,设计结构合理的聚波器,能够有效地增强接收信号的强度.本文以超声波在介质中传播的波动方程为理论基础,对聚波器的形状、长度、截面积等参数进行了研究.通过设置不同边界条件,对聚波器内声压幅值的变化情况进行仿真分析,进而确定聚波器最佳的长度、锥度等参数.利用COMSOL软件进行了声学仿真实验,结果表明:锥形聚波器和指数形聚波器均具有增强声压幅值的功能,并且长度为12 cm,锥度为10°的锥形聚波器对声压振幅影响最大.