衍射现象对活塞式声源超声场分布的影响-声学技术.PDFVIP

第 30 卷第 4 期 声 学 技 术 Vol.30, No.4 2011 年 8 月 Technical Acoustics Aug., 2011 衍射现象对活塞式声源超声场分布的影响 庄子听，马建敏 (复旦大学力学与工程科学系，上海 200433) 摘要：超声波由于其良好的指向性，可被广泛应用于海洋探测与开发、无损检测与评估、医学诊断等应用领域。基 于 KZK 方程，利用频域有限差分方法对衍射现象进行分析，计算了活塞式声源的基波和高次谐波声场，发现高次谐 波和基波具有类似的声场分布特性，并且谐波阶次越高，径向扩散越少，声场特性越好。研究获得了超声波在空气 中传播的声场特性，分析了基波及各次谐波的指向性优劣以及传播范围的大小。在研究的过程中，利用MATLAB 等 数学工具，对研究结果进行了数值计算和模拟。以上结果为研究超声波的声场特性提供了一定的参考，对研究超声 波声场的指向性有着实际性的意义。 关键词：超声波衍射；活塞式声源；KZK 方程；有限差分法 中图分类号：TB553 文献标识码：A 文章编号：1000-3630(2011)-04-0330-06 DOI 编码：10.3969/j.issn1000-3630.2011.04.007 The effect of diffraction on ultrasonic sound field of   plane piston source  ZHUANG Zi‐ting, MA Jian‐min  (Department of Mechanics and Engineering Science, Fudan University, Shanghai 200434, China)  Abstract: Based on the KZK equation in frequency domain, the finite difference method is used to analyze the phe‐ nomenon of diffraction and calculate the fundamental and higher harmonic sound field of a plane piston source. The  research finds that the sound fields of high‐order harmonic and fundamental have similar characteristics, and higher  order harmonic has less radial diffusion and better sound field. The ultrasonic field characteristic in the air is studied.  The directivities and propagation distances of the fundamental and harmonics are analyzed. MATLAB and other  mathematical tools have been used for the analysis of the numerical results and simulation. The results provide a refer‐ ence for the study of the characteristics of ultrasonic sound field.  Key words: ultrasonic diffraction; piston sound sour