Page 131 - 《应该声学》2022年第2期

第 41 卷 第 2 期 高鹏飞等： cMUT 阵元的声学分析与环形扫描成像 299

6.0 7.5 12
7.0
5.5
ඵզ٨ଌஆႃԍ/mV 5.0 ඵզ٨ଌஆႃԍ/mV 6.5 ඵզ٨ଌஆႃԍ/mV 10 9
11
6.0
4.5
5.5
4.0
3.5
(14.5, 5.54)
(33, 11.74)
(25, 7.28)
3.0 తܸϙགگಖ 5.0 తܸϙགگಖ 8 7 తܸϙགگಖ
4.5
0 5 10 15 20 25 0 10 20 30 40 0 10 20 30 40 50
ܦᣉ/mm ܦᣉ/mm ܦᣉ/mm
(a) 1 MHzܦᣉܦԍ (b) 2 MHzܦᣉܦԍ (c) 3 MHzܦᣉܦԍ
ᣥК᯶үႃԍ ඵզ٨ᣥѣႃԍ

᧫रඵզ٨ ܦᣉጳ
(݀ᦊړॎ૝ᒛଌஆ) (᧫रඵզ٨෹ܦᣉረү)
cMUT᫼Ћ

(d) ฾តவขԔေڏ

图 8 不同频率的声轴声压测试
Fig. 8 Sound pressure measurement of sound axis at different frequencies

发一体电路采集扫描数据，每度为一条扫描线，将
35 360组扫描线进行图像重建，成像结果如图11所示。
ᤊᤃڤѬႍག/mm 30

25
20
ࠄᰎϙ cMUT
15 ေ᝷ϙ
10
0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5
ᮠဋ/MHz

图 9 远近场分界点对比
图 10 环形扫描装置
Fig. 9 Comparison of far and near field boundary points
Fig. 10 Annular scanning device
由实验结果分析可知，将 cMUT 等效为活塞振
1.0
动近似求解降低了计算复杂性，且可以较好预测
1.5
cMUT的声学性能。由于是将cMUT等效活塞振动
近似求解，忽略了不同频率多阶模态叠加对声场的 2.0
影响，所以测试值与活塞近似仿真结果有所偏差也 ጫՔᡰሏ/cm 2.5
可被理解。 3.0

3.3 环形扫描测试与成像 3.5
由仿真与实验可知，所用cMUT在3 MHz时指 4.0 1 2 3 4
向性好，声轴发射声压大，所以实验选用 3 MHz 对 ഷՔᡰሏ/cm
扫描体进行环形扫描成像。对扫描体(鸡骨)环形扫 图 11 环形扫描成像
描 360 ，步长为 1 ，成像装置如图 10 所示。利用收 Fig. 11 Circular scanning imaging
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