经颅超声聚焦方法和声场特性研究

针对井下前视成像问题, 设计了一种井下前视成像超声阵列换能器。换能器由平面圆环形阵列与凹面聚焦声学透镜组合而成, 通过相控阵发射聚焦声束并控制声束旋转扫描, 在阵元数相对较少的前提下实现了井孔前视方向的声束覆盖探测以及图像获取。
推导了换能器的空间声场, 仿真分析了换能器的声场特性及相关参数对换能器聚焦性能的影响, 并据此确定了换能器的各项参数并试制出井下前视成像换能器。实验测试换能器的声场并进行了初步的成像实验, 结果表明, 换能器的实测声场与仿真结果基本符合, 所得前视图像可以反映障碍物的形状和位置信息。