[发明专利]一种具有超构表面的凹面聚焦换能器设计方法

摘要

本发明公开了一种具有超构表面的凹面聚焦换能器设计方法，属于超声聚焦技术领域。本发明通过在传统的凹面聚焦换能器的表面上构建超构表面结构，利用超构表面结构的空腔共振模式增强聚焦换能器的辐射效率，同时利用超构表面结构所支持的声表面倏逝波在空间上满足相位匹配条件时，引起相干衍射增强效应，实现对聚焦性能的改善，属于超声聚焦领域的创新，超构表面满足广义的反射与折射斯涅尔定律，能够实现对相位的非连续调制，凹面聚焦换能器的超构表面，通过周期波纹结构对声表面倏逝波的调制，能够在特定频率范围调控声场分布，从而提高主旁瓣比。

主权项

1.一种具有超构表面的凹面聚焦换能器设计方法，其步骤为：步骤一、确定所需设计的凹面聚焦换能器的基本参数，所述基本参数包括曲率半径r，换能器张角θ，工作频率f0，及声波在传输介质中的波长λ0，并在所述凹面聚焦换能器上添加周期性波纹结构的超构表面；步骤二、确定波纹结构的初始参数，具体包括：波纹结构的周期弧长间隔L0，波纹结构的深度h0以及波纹结构的宽度d0；步骤三、将步骤二确定的波纹结构初始参数L0和h0代入有限元模型中计算分析主旁瓣幅度比值随频率的变化关系，在有限元计算模型中循环调节波纹结构的深度h和周期间隔L，使换能器的工作频率满足预期要求，获得修正后的结构参数；步骤四、根据所得的波纹结构修正后结构参数，制备具有超构表面结构的凹面聚焦换能器。