Page 105 - 《应用声学》2023年第3期

第 42 卷 第 3 期 张雪晴等： 超声换能器辐射特性的优化 543

120 120
80 80
y/mm y/mm ܦू/(WSm -2 )
40
40
700
0 0 700
600
-100 0 100 -100 0 100
x/mm x/mm
500
(a) ௄Ӝᦡࡏಞᑠᑀᛮ૱ᑟ٨ (b) ௄Ӝᦡࡏቇඡᑀᛮ૱ᑟ٨
400
120 120 300
y/mm 80 y/mm 80 200

40 40 100
0
0 0 0
-100 0 100 -100 0 100
x/mm x/mm
(c) దӜᦡࡏಞᑠᑀᛮ૱ᑟ٨ (d) దӜᦡࡏቇඡᑀᛮ૱ᑟ٨

图 3 超声换能器声场分布图
Fig. 3 Sound field distribution of ultrasonic transducer

ܦू/(WSm -2 ) 150 102.727 ܦू/(WSm -2 ) 600 245.68
400
100
200
50
0 20 40 60 80 100 120 0 0 20 40 60 80 100 120
ᡰሏ/mm ᡰሏ/mm
(a) ௄Ӝᦡࡏಞᑠᑀᛮ૱ᑟ٨ 400 (b) ௄Ӝᦡࡏቇඡᑀᛮ૱ᑟ٨
ܦू/(WSm -2 ) 200 220.108 ܦू/(WSm -2 ) 300 328.698

150
200
100
0 20 40 60 80 100 120 100 0 20 40 60 80 100 120
ᡰሏ/mm ᡰሏ/mm
(c) దӜᦡࡏಞᑠᑀᛮ૱ᑟ٨ (d) దӜᦡࡏቇඡᑀᛮ૱ᑟ٨
图 4 超声换能器中心轴线声强分布
Fig. 4 Distribution of acoustic intensity on the central axis of ultrasonic transducer

由图 4 可以得到各换能器在远近场临界位置 脂背衬换能器、有匹配层空气背衬换能器的指
处的声强大小，其中无匹配层树脂背衬换能器 向性图。声压级参考压力设置为水的参考压力
(图 4(a))为107.727 W/m ；无匹配层空气背衬换能 P ref,SPL = 1 µPa。
2
2
器 (图 4(b)) 为 245.680 W/m ；有匹配层树脂背衬 可以得到无匹配层树脂背衬换能器 (图 5(a))
2
换能器(图4(c))为220.108 W/m ；有匹配层空气背 的主瓣为 189.506 dB，旁瓣为 182.915 dB；无匹配
衬换能器(图4(d))为328.698 W/m 。 层空气背衬换能器 (图 5(b)) 的主瓣为 195.045 dB，
2
1.3.3 换能器空间指向性 旁瓣为 188.595 dB； 有匹配层树脂背衬换能器

基于仿真得到 4 种换能器的声场指向性如图 5 (图 5(c)) 的主瓣为 192.954 dB，旁瓣为 170.811 dB；
所示。图 5(a)∼ 图 5(d) 分别为无匹配层树脂背衬 有 匹 配 层 空 气 背 衬 换 能 器 (图 5(d)) 的 主 瓣 为
换能器、无匹配层空气背衬换能器、有匹配层树 195.390 dB，旁瓣为178.528 dB。