基于Field_的超声波束形成设计与仿真文档
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简介：
本文档探讨了运用Field_软件进行超声波束形成的创新设计方案及其实验仿真分析，为优化超声设备性能提供了理论和技术支持。
在超声波束形成的设计与仿真过程中涉及多个关键知识点，包括声学基本特性、换能器参数设定、阵列设计、聚焦策略以及信号处理技术。
1. **声波的基本属性**：例如，声音的传播速度（c）被设置为1540米/秒，在水中是典型的值。中心频率（f0）设为2.5 MHz，决定了超声波的主要工作频段。
2. **采样频率** (fs) 设定在100MHz之上，确保数据的准确性并避免混叠现象。
3. 阵元参数：包括阵列宽度、高度和间隙对超声波束形状及聚焦能力有直接影响。本例中设定64个阵元用于构建线性阵列。
4. **焦点设置**：固定焦点位置设在52毫米深度，代表超声波束在此处形成聚焦点。
5. 距离方向分辨单元（dz）的计算决定了分辨率的程度，在距离上的更小值意味着更高的空间解析度。
6. 阵列设计涉及通过特定函数定义阵元排列、间距和方向。发射与接收阵列可能有不同的延迟时间以捕捉回波信号。
7. **脉冲响应及窗函数**：换能器的瞬时回应使用余弦表示，乘以汉宁窗可减小旁瓣效应并提高信噪比。
8. 通过调整每个阵元的时间差来实现相控阵扫描。不同角度的聚焦可以通过计算得出。
9. 使用特定函数调节发射延迟时间，以便在预定焦点处集中声波能量。
10. 形成图像和信号处理：生成回波矩阵，并对数据进行归一化、对数转换及标准化以利于显示与分析。通过调整聚焦点来检测不同深度的目标。
11. 目标模拟包括目标位置及相对强度的设定，有助于优化设备性能并提高诊断准确性。
综上所述，该文档详细描述了超声波束形成的全过程，并对于理解成像系统的运作原理和设计仿真具有重要意义。
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