Page 223 - 《应用声学》2024年第1期

第 43 卷 第 1 期 孔惠元等： 圆柱类构件超声相控阵聚焦模型 219

绘制聚焦声场钢内中心轴线处声压分布如图 7 0
所示 (数据经过归一化处理)，由图 7 可见，沿深度方 -4
向，声压逐渐增大，在 10 mm 深度左右所有阵元发
射声波相位一致能量叠加实现聚焦，声压达到最大 ጫՔͯረ/mm -8
值，而后随着深度增大阵元辐射声场再次发散，声压 -12
幅值逐渐减小，仿真和理论基本吻合。 -16
表 3 各阵元编号、水中声程、被测构件中声程和延迟 -20
时间 -15 -10 -5 0 5 10 15
ഷՔͯረ/mm
Table 3 The number of each array, the un-
(a) 2 µs
derwater sound path, the sound path in the
0
measured component and the delay time
-4
阵元编号 l 1 /mm l 2 /mm ∆T/µs
1、16 5.0575 6.2438 0 ጫՔͯረ/mm -8
2、15 5.0467 5.9444 0.0580 -12
3、14 5.0359 5.6822 0.1097
4、13 5.0256 5.4599 0.1544 -16
5、12 5.0163 5.2797 0.1912
-20
6、11 5.0087 5.1432 0.2195 -15 -10 -5 0 5 10 15
7、10 5.0032 5.0517 0.2387 ഷՔͯረ/mm
8、9 5.0004 5.0057 0.2484 (b) 5.2 µs

0 图 6 中心轴线处聚焦瞬态声场分布
Fig. 6 Focus transient sound field distribution at
-4
the central axis
ጫՔͯረ/mm -12 1.00
-8

0.95
-16
0.90
-20
-15 -10 -5 0 5 10 15 0.85
ഷՔͯረ/mm ঴ܦԍ/Pa 0.80
(a) 2 µs
0.75
0
0.70
-4
0.65
ጫՔͯረ/mm -12 6 8 10 ງए/mm 14 16
-8
12
图 7 钢内中心轴线声压分布
-16
Fig. 7 Sound pressure distribution in the central
-20 axis of steel
-15 -10 -5 0 5 10 15
ഷՔͯረ/mm
(b) 5.2 µs 将聚焦点设于换能器中心位置右侧 5 mm、深
度10 mm (偏转加聚焦)，根据本文原理计算得各阵
图 5 阵元无延时瞬态声场分布
元激发延迟时间，同时对本文方法与费马定律算法
Fig. 5 The transient sound field distribution of
the array without delay 分别进行编程，对比结果如表4所示。