MATLAB Field II：声场仿真工具的全面指南与关键函数

MATLAB过程描述主要围绕声场仿真软件工具Field II展开，它是由丹麦 Technical University of Denmark 的 J.A. Jenson 开发的，专注于超声仪器研究中的声场建模。Field II 是一款强大的工具，用于模拟各种超声换能器的工作情况，包括脉冲发射、回波、聚焦和变迹，支持线性图像生成，适用于各种类型的超声成像系统，甚至可以实现合成孔径成像。 该软件的核心功能通过四个主要类别进行组织：通用命令、换能器命令、阵元控制命令和声场计算命令。通用命令主要包括： 1. field_debug - 调试初始化：用于检查和解决初期设置或运行时可能出现的问题。 2. field_end - 终止Field II并释放内存：关闭软件，确保资源管理的正确性。 3. field_guide - 显示用户手册：提供详细的使用指南和支持文档。 4. field_info - 显示软件系统信息：获取关于软件版本、配置等基本信息。 5. field_init - 初始化Field II：设置软件环境并准备执行后续操作。 换能器命令涉及特定换能器的设计和调整，例如： - xdc_apodization - 创建换能器孔径的变迹时间线，调整声波的发射特性。 - xdc_baffle - 设置孔径的背衬条件，影响声波传播。 - xdc_center_focus - 定义动态聚焦的起始点，优化聚焦效果。 - xdc_concave - 定义凹型孔径，适用于具有特殊形状的换能器。 - xdc_convert - 用于转换矩形描述为三角形描述，便于处理不同几何结构。 - xdc_convex_array - 创建凸型阵列换能器，适用于多晶片设计。 - xdc_convex_focused_array - 创建聚焦的凸型阵列，增强聚焦能力。 阵元控制命令关注单个或多个阵元的操作： - ele_开头的命令（如 ele_position, ele_phase等）用于控制阵元的位置、相位、强度等参数。 声场计算命令（calc_开头），则是核心功能，用于计算声场分布，如声压、声速、声束扩散等，生成与实际成像相关的数据。 在使用Field II时，首先需要将其解压到指定文件夹，并在MATLAB环境中设置工作路径。然后通过field_init命令初始化软件，根据具体需求选择适当的函数调用，如设置采样频率(set_sampling)和仿真参数(set_field)。这有助于精确模拟复杂的超声成像场景，提升研究和开发效率。Field II为医学超声技术提供了强大的工具，极大地推动了相关领域的理论研究和实际应用。