[实用新型]旋转抛物面换能器的阵列载板及旋转抛物面换能器

说明书

本申请提供一种旋转抛物面换能器的阵列载板及旋转抛物面换能器，所述阵列载板包括：焦距为p的旋转抛物面载板，其中，焦距p处于第一预设范围内；n²个阵元，每个阵元布设于所述旋转抛物面载板上，且布设阵元的所述旋转抛物面载板在预设投影平面上的投影中各阵元之间的间距均为d_x，其中，λ表示阵元对应发射的声波波长，n处于第二预设范围内。此种阵列载板，其阵列可以同时考虑到阵列构型和换能器阵元对指向性的影响，相比平面阵列，对于抑制旁瓣和栅瓣的能力更强，可以在主瓣方向获得更为集中的声能，且降低了在换能器数量和间距方面的要求。并且，能够尽可能在有限的阵元数量和阵元间距的条件下，有效抑制栅瓣的产生，提升指向性。

技术领域

本申请涉及仪器制造技术领域，具体而言，涉及一种旋转抛物面换能器的阵列载板及旋转抛物面换能器。

背景技术

换能器阵列作为参量阵信号发生系统中重要的组成部分，其超声载波频率的高低、换能器种类的选取、阵元数目的多少、阵列构型方式等因素都会对输出信号的功率和指向性产生影响。利用平面阵列可以在三维空间中实现声波的聚束发射，在换能器阵列中其他条件一定时，阵元数目越多、阵元间距和波长的比值越大，阵列的指向性越强，但存在一定限度，持续增大这些参数(阵元数目、阵元间距和波长的比值)会导致栅瓣的出现。

因此，在进行换能器阵列的设计时，需要对上述因素综合考虑，在常规阵列方式下，不能一味追求指向性而对阵元的数目不加控制；同时还应避免栅瓣出现，并控制主瓣宽度不要过大。

采用现有的技术来设计换能器，存在下列问题：

(1)需要通过增加阵元数量来提高指向性；

(2)为了避免栅瓣的出现，阵元间距必须控制在一定的范围，且该间距随着辐射声频的上升而缩小，而换能器自身存在一定尺寸，使得阵元间距不能无限制缩小。

因此，如何高效地实现较高指向性的换能器的设计，以尽可能提高换能器的指向性，是业内面临的一个较为棘手的问题。

实用新型内容

本申请实施例的目的在于提供一种旋转抛物面换能器的阵列载板及旋转抛物面换能器，以尽可能高效地设计指向性相对更高的换能器。

为了实现上述目的，本申请的实施例通过如下方式实现：

第一方面，本申请实施例提供一种旋转抛物面换能器的阵列载板，应用于旋转抛物面换能器，所述阵列载板包括：焦距为p的旋转抛物面载板，其中，焦距p处于第一预设范围内；n²个阵元，每个阵元布设于所述旋转抛物面载板上，且布设阵元的所述旋转抛物面载板在预设投影平面上的投影中各阵元之间的间距均为d_x，其中，λ表示阵元对应发射的声波波长，n处于第二预设范围内。

在本申请实施例中，旋转抛物面换能器的阵列载板，其阵列可以同时考虑到阵列构型和换能器阵元对指向性的影响，相比平面阵列，旋转抛物面换能器的阵列对于抑制旁瓣和栅瓣的能力更强，可以在主瓣方向获得更为集中的声能，且降低了在换能器数量和间距方面的要求。并且，通过限定焦距的范围、阵元的数量以及各阵元之间的间距，能够尽可能在有限的阵元数量和阵元间距的条件下，有效抑制栅瓣的产生，提升指向性。

结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，每个阵元为同质的开放型超声波换能器。

在该实现方式中，采用同质的开放型超声波换能器，一方面有利于换能器阵列载板设计的稳定性，另一方面可以尽可能节约成本。

结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，每个阵元的直径在10至20毫米之间。

在该实现方式中，采用直径在10至20毫米的阵元，可以尽可能有效控制换能器阵列载板和换能器的体量。