Page 32 - 《应用声学》2025年第1期
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             制  [103] 。相关方法包括实现活性层所用压电材料的                      能 [106] ，或是结合正交平面波复合方法 (Orthogonal
             渐变极化或是改变所用电容式微机械超声换能器                             plane wave, OPW)、增加其发射角度和范围            [107] ，均
             (Capacitive micromachined ultrasonic transducer,  能实现成像质量的有效提升。无论是在医学超声还
             CMUT)单元的密度等         [102] 。此外，研究表明，通过改            是工业无损检测等领域，基于RCA阵列的三维成像
             善阵列活性层的压电特性和声学匹配、提高阵列性                            技术都拥有良好的应用前景             [101] 。

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                             (a) ʷመRCA᫼ѵᄊፇ౞ᇨਓڏ   [102]                       (b) RCA᫼ѵଊ݀ᄊܱ᜺  [106]
                                              图 16  用于三维成像的 RCA 阵列探头
                                  Fig. 16 The RCA transducer array for three-dimensional imaging


                                                               程度等，相应的应对策略包括优化阵列形式 (如单
             4 分析与讨论                                           探头 B 扫到相控阵 E 扫)、调整数据采集策略 (包括

                                                               调整采样频率、改变扫查范围和步长，采用多区域
                 虽然上述方法的原理各不相同，但它们的实施
                                                               同步采集模式)等。在图像重建环节，影响执行效率
             流程都可以大致分为声波发射、波场信息采集和图
                                                               的因素包括待处理数据量的大小、成像算法的类型
             像重建等环节。考虑到成像精度、执行效率和检测
                                                               (如是否采用迭代类求解方法)和数值模拟方法的效
             成本是评价检测声学成像方法常用的三种指标，以
                                                               率(部分方法有声场正演环节)等。除调整数据采集
             下分别从检测环节入手对各自的影响因素进行分
                                                               策略以外，通过采用直接反演方法、优化迭代算法
             析，并给出相应的应对策略。                                     的收敛效率或是采用计算速度更快的数值方法 (或
                 (1) 成像精度 (准确性)。在声波发射环节，影                      采用并行计算)均能对相关方法的效率进行提升。
             响成像精度的因素包括激励信号的形式(包括波形、                               (3) 检测成本 (经济性)。在声波发射和波场信
             频带)、发射孔径的尺寸、各阵元信号的调控机制(包                          息采集环节，方法的经济性主要取决于激励、接收、
             括相对时延、幅值和相位) 等，可以通过优化信号波                          聚焦、扫查和反演成像等过程中所需硬件设备。它
             形、设置动态孔径、设计聚焦偏转法则和采用幅度                            们决定了检测装置的制造成本和采集到的数据所
             变迹技术等方式进行解决。在波场信息采集环节，                            占用的存储资源。在图像重建环节，除待处理的数
             主要的影响因素包括测量时的环境噪声、目标介质                            据量以外，还需要考虑成像时是否需要借助数值
             的非均匀性以测量数据的缺失 (比如采集方位缺失、                          处理方法进行声场正演等，同样涉及到对存储资源
             采样不均匀或扫描步长过大) 等，相应的应对策略                           和算力的需求。除了更换成像方法，主要应对策略
             包括采用消噪算法、自适应聚焦技术和调整采集策                            是对各环节的检测装置进行简化，以降低系统的复
             略等方式。在图像重建环节，影响准确性的因素由                            杂度。
             重建算法决定，比如采用的理论假设、选取的正则                                对于一种检测声学成像方法，以上三方面往往
             化方法等，需要结合检测需求对方法进行选择。                             不可能同时兼顾。例如高成像精度的实现是建立在
                 (2) 执行效率 (实时性)。在声波发射和波场信                      对波场信息的充分采集和利用的基础上。后者通常
             息采集环节，影响因素包括阵列的阵元数量、空间域                           需要完备的数据采集策略，相应地对执行效率和检
             与时间域扫查的范围和步长，以及操作步骤的复杂                            测装置的成本提出了要求。因此，在进行声学成像
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