FieldII：MatLab声场仿真在医学超声中的应用

本文档是一篇关于使用MatLab声场仿真软件Field II的学习笔记，主要介绍了Field II的基本概念、应用领域、使用方法以及相关的函数命令。 Field II是一款强大的线性声学仿真工具，尤其在医学超声仪器的研究中有着广泛的应用。由丹麦理工大学的J.A.延森开发，它能模拟各种超声换能器的发射和接收过程，包括脉冲和连续波模式，支持动态聚焦和变迹功能，适用于各种类型的超声成像系统，包括最新的合成孔径成像技术。 在使用Field II前，需要将其解压到指定文件夹，并在MatLab中设置工作路径至Field II的根目录。初始化Field II系统的关键命令是`field_init`。软件提供了多种命令，按照功能可分为四类：通用命令、换能器命令、阵元控制命令和声场计算命令。 通用命令包括： - `field_debug`：用于调试初始化设置。 - `field_end`：终止Field II系统并释放内存。 - `field_guide`：显示用户手册。 - `field_info`：显示软件系统信息。 - `field_init`：初始化Field II系统。 - `set_sampling`：设置系统采样频率。 - `set_field`：设置各种仿真参数。 换能器命令（xdc_开头）： - `xdc_apodization`：创建变迹时间线。 - `xdc_baffle`：设置孔径的背衬条件。 - `xdc_center_focus`：设定动态聚焦线的起点。 - `xdc_concave`：定义凹型孔径。 - `xdc_convert`：将矩形描述转换为三角形描述。 - `xdc_convex_array`：创建凸型阵列换能器。 - `xdc_convex_focused_array`：创建垂直聚焦的凸型阵列换能器。 - `xdc_convex_f`：(内容未完全提供，可能还有其他相关命令)。 阵元控制命令（ele_开头）和声场计算命令（calc_开头）未在提供的内容中列出，但通常它们会涉及换能器阵列的元素操作和声场的计算过程。 Field II的参数设置部分提到了声速`c`（默认1540m/s）、采样频率`fs`（默认100.106Hz）、是否显示计算时间`show_time`（默认开启）、是否显示调试信息`debug`（默认关闭）、是否考虑衰减`use_att`（默认关闭）、非频率依赖性衰减`att`、频率依赖性衰减`freq_att`、中心频率衰减`att_f0`、是否输出ASCII码`no_ascii_output`（默认关闭）、是否使用快速积分`fast_integration`（默认关闭）等。这些参数可以根据实际仿真需求进行调整。 Field II为超声波研究提供了一个全面而精细的仿真环境，通过掌握其基本概念、命令用法和参数设置，研究人员可以精确地模拟超声波传播和成像过程，从而优化超声设备的设计和性能。