高斯声束叠加法研究圆形活塞聚焦换能器非线性声场

"该资源是一篇2001年发表在《南京大学学报(自然科学)》第37卷第1期的文章，作者是张波、章东和龚秀芬，来自南京大学近代声学国家重点实验室和声学研究所。文章主要探讨了利用高斯声束叠加法研究圆形活塞聚焦换能器在有损介质中产生的非线性声场，通过理论计算和实验验证，展示了良好的一致性。" 本文着重研究了圆形活塞聚焦换能器在超声医学诊断和超声显微镜等领域中的应用，因其能够显著提高声波分辨率。在研究聚焦换能器时，由于其在焦点附近的非线性特性，需要同时考虑衍射和非线性波形失真效应，这在数学上是一个复杂的任务。传统的Lucas和Moyers的工作虽然提供了解析解，但计算繁琐且精度不足。 高斯声束叠加法因高斯函数积分的简洁性而受到关注。Du、Breazeale、Sando和Kim等学者已经研究了高斯分布声源的非线性声场，而Wen和Breazeale进一步指出任何轴对称分布的声源都可以通过高斯声源叠加来近似。本文采用这一方法，将圆形活塞聚焦换能器的分布函数近似为高斯函数叠加，然后结合Parabolic近似下的LightHill方程，对基波和二次谐波声场进行理论计算。 实验部分，作者们建立了一个实验测量系统，用于测量圆形活塞聚焦换能器产生的基波和二次谐波声场。实验结果与理论计算相吻合，表明该方法的有效性和实用性。在讨论中，作者对理论和实验结果进行了深入的分析，揭示了圆形活塞聚焦换能器在有损介质中非线性声场的特性和规律。 中国分类号0424所属领域表明这是一篇声学领域的专业论文，对于理解和设计高性能的聚焦换能器以及优化超声成像技术具有重要的科学价值。通过高斯声束叠加法，可以更有效地模拟和分析复杂声场，有助于推动超声技术的进步。