[发明专利]一种高频超声发射器及阵列声学参数近场校准方法

权利要求书

1.一种高频超声发射器及阵列声学参数近场校准方法，其特征在于：通过在高频超声发射器或者阵列的近场区域获取两组距离为Δz且相互平行的测量面内的复声压数据，利用有限差分构建一个基于质点振速的虚拟的“次级声源”；然后，利用次级声源的振速分布数据，采用瑞利积分的方法计算得到高频超声发射器及阵列的声场中给定位置处的声压量值。

2.根据权利要求1所述的高频超声发射器及阵列声学参数近场校准方法，其特征在于：高频超声发射器及阵列声场中任意一点(x,y,z)处的速度势函数表示为：

ψ(x,y,z)=12π∫sue-jkrrds---(1)]]>

其中，u=u₀e^jωt为发射器表面法向质点振速，u₀为质点振速的幅值，ω为角频率，k=ω/c为波数，表示发射器表面一点到声场中一点(x,y,z)处的距离，s为发射器的工作面的面积；

声场中某点处质点振速沿着r方向的分量v_r和该点的复声压p有如下的定义：

vr=-∂ψ∂r---(2)]]>

和

p=ρ∂ψ∂t=jωρψ=jρckψ---(3)]]>

ρ为介质的密度，c为介质中的声速；

由（2）（3）两式可以得到：

vr=-1jρck∂p∂r=jρck∂p∂r---(4)]]>

次级声源面法向质点振速v表示为v_r到发射器表面法线n的投影，

v=jρck∂p∂rcos(θ)=jρck∂p∂z---(5)]]>

其中，cos(θ)=z/r，方程（5）表明，次级声源的质点振速由声压沿z方向的导数确定，以差分的形式表示即为：

∂p∂z≈p(x,y,z+Δz/2)-p(x,y,z-Δz/2)Δz---(6)]]>

Δz为沿z方向很小的空间间隔，因此，次级声源的法向质点振速近似认为由两个距离很近的声压测量面上的复声压数据计算得到，即次级声源的法向质点振速正比于声压的有限差分；得到次级声源的质点振速后，就可由方程（3）计算得到声场中给定点处的声压值：

p=jρck2πΣn=1N∫Snvne-jkrnrndsn---(7)]]>

N是次级声源面的总的单元数，v_n是n个单元的法向质点振速。