新型曲面换能器阵指向性研究

利用抛物面几何结构的自聚焦性能优化设计了一种新型的抛物面换能器阵。基于声场理论,推导出换能器阵的三维指向性函数表达式。数值仿真了阵元数目、抛物面焦距和工作频率等参数对阵列指向性因数的影响。仿真实验结果表明,相对于传统平面圆环阵列而言,在换能器目数相同的情况下,抛物面相控阵列指向性因数增加了1倍,具有较高的指向性和抑制旁瓣能力,是较理想的组合声源。通过优化参数,抛物面换能器阵可获得最佳指向性,进而为声频定向扬声器的设计及研究提供了理论基础。     

次声相控阵列的聚焦特性研究

研究了提高非致命次声武器聚束能力和声强增益的方法。利用抛物面本身的自聚焦性能优化设计了一种新型的抛物面不等间距阵列。基于声场理论,计算出阵列声压分布;采用伪逆矩阵算法,数值仿真了与抛物面阵列中心轴垂直截面上以及中心轴上不同位置的声压分布。研究结果表明,不等间距抛物面相控阵列相对于传统平面阵列而言,声强分布的半峰宽度减小了16.7%,并且声强增益提高了48.6%,是较为理想的组合声源。通过仿真模拟论证了抛物面阵列的优越性,进而为次声武器的设计及研究提供了理论基础。     

压电MEMS超声换能器阵列声场研究

研究了一种基于微电子和微机械加工技术的六边形压电超声换能器阵列。依据活塞声源辐射声场特性,采用瑞利积分法计算了方形膜声压及指向性函数;运用惠更斯原理,仿真模拟了阵列远场声压分布。理论分析了阵元边长、阵元中心间距和阵元数目等结构参数对阵列波束宽度、方向锐度角和旁瓣级的影响。结果表明,该阵列模型不仅能完全消除栅瓣,有效抑制旁瓣,减小主瓣宽度,且在低频(约10kHz量级)范围有很高的指向性。通过优化阵列参数,可获得最佳的声压分布,进而为阵列设计和声场分析提供理论参考。