聲納換能器設計（Ｉ）
Date Issued
1999
Date
1999
Author(s)
DOI
882611E002016
Abstract
本文針對聲波感測換能器陣元的幾種安排方法對聲場的影響，做一綜合整理探
討，包括：單一陣元大小(element size)、陣元中心距離(pitch between elements)、
陣列總長(aperture size)與聲場分佈的關係，換能器短軸寬度(short axis aperture)
的改變致使能量集中位置及主軸上壓力分佈之變化，每一陣元的副切割(subdice)
對旁瓣(side lobe) 的影響、以及弧形陣列與線形陣列的聲場差異。
發射源的頻寬影響是本文另一焦點，本文將以兩個餘弦函數和一個海幅賽
德函數(Heaviside function)配合，組合模擬出寬頻脈波發射源的聲場，此法可避
免計算格林函數(Green function)，是一單純以時域觀點發展出的方法，不但可了
解一些以頻域觀點計算法所不太清楚的現象，最重要的是可大量節省計算所需時
間;最後並以此了解頻寬對聲場的影響。
經由數值計算的結果顯示：陣元大小及中心距離對旁瓣及衍生瓣(grating
lobe)的產生具有交互性的影響;陣列總長是主瓣(main lobe)寬度及陣列聚焦能力
重要的變因。短軸寬度對聚焦及主軸壓力分佈有很大的影響，在寬度較小時，能
量將在預期聚焦點前集中;並隨著寬度增加時，能量方能愈接近所給定的聚焦
點，但不同聚焦深度亦有不同影響。副切割對於旁瓣具有抑制的效果，當切割數
愈多，旁瓣將愈明顯的降低。寬頻訊號發射源在平行陣列方向的聲場壓力分佈表
現出可壓抑旁瓣和衍生瓣的能力，但加寬了主瓣寬度。在深度方向則可看出其使
能量分佈趨向平滑少起伏的現象。
Publisher
臺北市：國立臺灣大學工程科學及海洋工程學系暨研究所
Type
report
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