Page 130 - 《应该声学》2022年第2期

298 2022 年 3 月

(a) ʷ᫽૝ی (b) ̄᫽૝ی (c) ʼ᫽૝ی

图 6 cMUT 前三阶振型的 polytec 测试
Fig. 6 Polytec test of the first three vibration modes of cMUT

7
15
6
ඵզ٨ଌஆႃԍ/mV 5 4 3 ඵզ٨ଌஆႃԍ/mV 10 5

1 2 0
-30 -20 -10 0 10 20 30 -30 -20 -10 0 10 20 30
ᝈए/(O) ᝈए/(O)
(a) 0.5 MHz ૉՔভ (b) 1 MHz ૉՔভ
35 50
30 40
ඵզ٨ଌஆႃԍ/mV 20 ඵզ٨ଌஆႃԍ/mV 30
25

15
20
10

0 5 10 0
-40 -20 0 20 40 -40 -20 0 20 40
ᝈए/(O) ᝈए/(O)
(c) 2 MHz ૉՔভ (d) 3 MHz ૉՔভ
图 7 不同频率的指向性测试
Fig. 7 Directivity test at different frequencies

将指向性与声场仿真进行对比，一致性表现为 下 cMUT 振速不同，所以辐射声压不同，此换能器
随着频率增大指向性变强，主瓣宽度变窄，旁瓣更加 声轴声压在3 MHz时比较大。
靠近主瓣。 将远近场分界点理论值与测试值进行比较，如
由于声轴上声压较高，水听器输出电压大，且 图9所示，实验值比理论值变化平缓，在2 MHz时两
为了测量声轴声压准确性，需更换另一只接收声压 者比较符合，其他频率相差3 mm左右。分界点实验
面积小的水听器，提高测量精度。对 cMUT 声轴声 与理论平均值分别为24.167 mm、24.17 mm。
压进行测试，测试位移精度0.5 mm，测试结果如图 8 分析图 9 所示实验结果，发现实验所用方形阵
所示。 元随着频率增大分界点也增大，且近似为线性关系，
由测试结果发现随着频率变大，声压最大值即 与经典圆形活塞阵元理论一致。其中圆形活塞阵元
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远近场分界点变远，近场区声压幅值起伏较多，远场 频率与分界点关系的公式为 z g = r /λ = r f/v，可
区声压慢慢减小，与仿真结果一致。因为不同频率 知频率f 与远近场分界点z g 为线性关系。