基于稀疏超聲相控陣的障礙檢測(cè)方法研究.pdf

1、提出了一種可用于空氣中障礙檢測(cè)的稀疏超聲相控陣設(shè)計(jì)方案。結(jié)合聲柱與圓形活塞式聲源的遠(yuǎn)聲場(chǎng)聲學(xué)特性，得到了稀疏超聲相控陣的陣列因子和元方向圖，并對(duì)相控陣遠(yuǎn)聲場(chǎng)輸出特性進(jìn)行了建模。通過對(duì)不同陣元尺寸、間距、數(shù)目等參數(shù)的稀疏超聲相控陣聲場(chǎng)特性的仿真，分析了各參數(shù)對(duì)聲場(chǎng)特性的影響，選擇了直徑為16mm的壓電超聲探頭作為陣元。為解決稀疏超聲相控陣列聲場(chǎng)中出現(xiàn)柵瓣的問題，設(shè)計(jì)了發(fā)射陣列與接收陣列上下交錯(cuò)排列的排布形式。發(fā)射陣列由8個(gè)陣元組成，陣元間

2、距為雙倍波長(zhǎng);接收陣列由5個(gè)陣元組成，陣元間距為三倍波長(zhǎng)。設(shè)計(jì)的陣列比單列陣列結(jié)構(gòu)更加緊湊，可有效消除柵瓣和抑制旁瓣，橫向分辨率達(dá)到4.09°，掃描范圍由30°擴(kuò)大到50°，達(dá)到了優(yōu)化輸出聲場(chǎng)的目的。
　　根據(jù)穩(wěn)健設(shè)計(jì)的相關(guān)理論，給出了稀疏超聲相控陣列的穩(wěn)健設(shè)計(jì)思路，以降低相控陣對(duì)溫度測(cè)量誤差、安裝誤差以及換能器個(gè)體差異對(duì)聲場(chǎng)特性的影響。經(jīng)過多次正交試驗(yàn)，對(duì)相控陣的發(fā)射陣列間距和接收陣列間距進(jìn)行了微調(diào)，調(diào)整后的發(fā)射陣列間距為17.