一种精确计算换能器空间脉冲响应的快速方法

来源 :2015年度全国检测声学会议 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cznay
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  随着超声检测系统复杂程度的提高,特别是一维或者二维超声相控阵技术的发展和应用,在三维声场仿真过程中产生的数据量极剧增大,导致计算效率较低,在实际计算和工程应用中受到了极大的限制。计算效率是影响声场仿真应用的主要因素,在保证计算精度的情况下提高计算效率是亟需解决的问题。空间脉冲响应被认为是最有效的瞬态声场计算方法,空间脉冲响应直接计算,不受计算点空间位置以及远近场的限制,但为了保证计算精度,对于远场区的观察点,空间脉冲响应持续时间很短,要采用很高的采样频率,导致数据量大、计算效率低,针对这一问题,在推导了空间点与其在换能器平面的投影点脉冲响应之间的关系的基础上,提出了一种计算脉冲响应的快速算法,首先用较高采样频率和较小空间步长计算换能器平面内脉冲响应作为原始数据,通过空间点x,y值确定原始数据编号,通过z值计算插值索引号,然后用较小的采样频率进行插值计算得到该点的脉冲响应。并探讨了计算采样频率和插值采样频率对计算精度和计算效率的影响。研究发现,采用1000MHz采样频率能够保证精度要求,采用500MHz作为插值时的采样频率是较优的选择。该方法与直接求解相比,可提高计算效率18倍。该方法可以快速准确得到换能器的声场,可以扩展到其他类型,特别是超声相控阵换能器的空间声压的计算,为实际检测时确定换能器的参数提供支持,避免探头选择的盲目性。
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