系列一：利用Field II仿真計算發(fā)射聲場強(qiáng)度
0. 基本參數(shù)定義
c = 1540; % Speed of sound
f0 = 2.5e6; % Transducer center frequency [Hz]
fs = 100e6; % Sampling frequency [Hz]
lambda = c/f0; % Wavelength
element_height = 13/1000; % Height of element [m] (elevation direction)
element_width = 18.5/1000; % Element width [m] (azimuth direction)
kerf = 0;
focus = [0 0 60]/1000; % Fixed emitter focal point [m] (irrelevant for single element transducer)
N_elements = 1; % Number of physical elements in array
N_sub_x = 1; % Element sub division in x-direction
N_sub_y = 1; % Element subdivision in y-direction
1. 定義發(fā)射孔徑
在Filed II中使用xdc_命令設(shè)置換能器的基本參數(shù)，xdc_linear_array命令創(chuàng)建一個線陣換能器。
emit_aperture = xdc_linear_array (N_elements, element_width, element_height, kerf, N_sub_x, N_sub_y, focus);
1.1 單陣元換能器
定義單陣元換能器，陣元個數(shù)為1，x和y方向上的子陣個數(shù)也設(shè)置為1：N_elements = 1, N_sub_x=1; N_sub_y=1.
繪制換能器，結(jié)果如下圖所示。
可以看出當(dāng)陣元數(shù)等于1時(N_elements=1)，陣元在x軸方向上的長度等于element_width，在y軸方向上的寬度等于element_height。而N_sub_x和N_sub_y只是進(jìn)行進(jìn)一步的子陣劃分，并不影響仿真計算的結(jié)果。
1.2 換能器陣列
使用xdc_focus_array指令創(chuàng)建聚焦換能器陣列，如下圖所示
element_height = 13/1000; % Height of element [m] (elevation direction)
pitch = 0.290/1000; % Distance between element centers
kerf = 0.025/1000; % Width of fill material between the ceramic elements
element_width = pitch-kerf; % Element width [m] (azimuth direction)
Rfocus = 60/1000; % Elevation lens focus (or radius of curvature, ROC)
focus = [0 0 60]/1000; % Fixed emitter focal point [m] (irrelevant for single element transducer)
N_elements = 64; % Number of physical elements in array
N_sub_x = 1; % Element sub division in x-direction
N_sub_y = 2; % Element subdivision in y-direction
emit_aperture = xdc_focused_array (N_elements, element_width, element_height, kerf, Rfocus, N_sub_x, N_sub_y, focus);
其中，Rfocus定義了換能器的曲率半徑。
2. 設(shè)置換能器的激勵和脈沖響應(yīng)
定義好發(fā)射孔徑之后，使用xdc_excitation()函數(shù)設(shè)置發(fā)射孔徑的激勵脈沖Excitation，此處設(shè)置激勵脈沖的中心頻率為2.5MHz，脈沖長度為1.5個周期。
ex_periods = 1.5;
t_ex=(0:1/fs:ex_periods/f0);
excitation=square(2*pi*f0*t_ex);
xdc_excitation (emit_aperture, excitation);
之后，使用xdc_impulse()函數(shù)設(shè)置換能器發(fā)射孔徑的脈沖響應(yīng)Transducer impulse response.
t_ir = -2/f0:1/fs:2/f0;
Bw = 0.6; %帶寬設(shè)為0.6
impulse_response=gauspuls(t_ir,f0,Bw);
set_sampling(fs);
xdc_impulse (emit_aperture, impulse_response);
3. 計算發(fā)射聲場強(qiáng)度
3.1 一個點(diǎn)處的聲場強(qiáng)度
比如，選擇(0, 0, 60)mm處為測量點(diǎn)。
使用calc_h()函數(shù)計算該點(diǎn)處的空間脈沖響應(yīng)Spatial impulse response.
使用calc_hp()函數(shù)計算該點(diǎn)處的聲場強(qiáng)度Transmit pressure.
(1) 單陣元測量結(jié)果
(2) 聚焦換能器陣列測量結(jié)果
3.2 一條線上的聲場強(qiáng)度
(1) 橫向計算結(jié)果
若干點(diǎn)可以組成一條線，在(-20,0,60)mm到(20,0,60)mm處選擇101個測量點(diǎn)形成一條線，計算聚焦換能器陣列在60mm深度處的空間脈沖響應(yīng)和聲場強(qiáng)度。
(2) 徑向計算結(jié)果：計算聲軸上聲壓分布
在(0,0,5)mm到(0,0,150)mm處選擇101個測量點(diǎn)形成一條測量線
改變焦點(diǎn)位置
Rfocus = 60/1000; % Elevation lens focus (or radius of curvature, ROC)
focus = [0 0 30]/1000; % Fixed emitter focal point [m] (irrelevant for single element transducer)
改變換能器陣元數(shù)，從64減少至32
3.3 一個平面的聲場強(qiáng)度(xz平面)
選擇81x59個測量點(diǎn)，計算xz切面方向上的聲場強(qiáng)度，其中x的變化范圍為-15mm至15mm，z的變化范圍為5mm至150mm。
4. 增加變跡函數(shù)
4.1 boxcar變跡函數(shù)
4.2 Hanning變跡函數(shù)
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