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原文传递线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法

专利名称：	线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法
摘要：	本发明公开了一种线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，本方法基于几何声学，通过计算相控阵超声探头辐射不同角度偏转声束时的有效声辐射口径，推导声束在楔块中的偏转角，而后利用声束在楔块‑工件界面上的折射定量，计算偏转声束覆盖角度，得出声束覆盖角度与探头尺寸、偏转角度和楔块相关参数的关系。该发明有利于选择合适的相控阵超声换能器和楔块角度；方便指导检测方法与工艺的进一步研究。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	河海大学常州校区
发明人：	姜学平;韩庆邦;殷澄;贾静
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-01T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-20T00:00:00+0800
申请号：	CN201910591773.4
公开号：	CN110261489A
代理机构：	南京纵横知识产权代理有限公司
代理人：	许婉静;徐瑛
分类号：	G01N29/24(2006.01);G;G01;G01N;G01N29
申请人地址：	213022 江苏省常州市晋陵北路200号
主权项：	1.线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述计算方法包括以下步骤；步骤1：构建楔块-工件模型，沿斜探头及楔块中心作横切面，定义一维线性相控阵超声换能器激活口径为A0，楔块倾斜角度为α，楔块中的纵波声速为CW，工件中的声速为CS，声波频率为f，声波波长为λ，声束从楔块到工件中的入射角为θi；步骤2：计算楔块中等效的声辐射口径AW，Aw＝A0cos(θi-α)；步骤3:计算换能器辐射声场的半扩散角θΔ，步骤4：楔块中声束主瓣的上边界入射角θi1与所述换能器辐射声场的半扩散角θΔ的关系为：θi1＝θi+θΔ，结合步骤2和步骤3中的关系公式，得到楔块中声束主瓣上边界入射角θi1为：步骤5：根据Snell定律得到工件中折射声束主瓣上边界角θt1为：步骤6：楔块中声束主瓣的下边界入射角θi2与所述换能器辐射声场的半扩散角θΔ的关系为：θi2＝θi-θΔ，结合步骤2和步骤3中的关系公式及Snell定律得到工件中声束主瓣下边界入射角θt2为：步骤7：根据步骤5和步骤6中的，工件中声束主瓣上、下边界入射角，得到工件中声束主瓣的扩散角Δθt为： 2.根据权利要求1所述的线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述步骤7中的，工件中声束主瓣的扩散角Δθt表征了主瓣声束的覆盖范围，所述扩散角Δθt大于等于0、小于等于π，定义指向性因子q为主瓣声束宽度的角度，表示如下： 3.根据权利要求1所述的线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述线性相控阵超声斜探头的超声扫描区间为扇形。 4.根据权利要求1所述的线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，根据所述的扩散角计算的公式计算-ndB扩散角时，即在垂直于声波传播方向上，声压减小到ndB所对应的角度，将所述波长乘以系数K,系数K由n值决定，其中，-ndB是指声压下降的dB值。 5.根据权利要求4所述的线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述系数Hn通过公式计算得到，n取值为自然数。 6.根据权利要求1所述的线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述楔块为多边形，楔块的下底面与所述工件的上表面紧密接触；所述楔块的激活口径所在面为倾斜设置。 7.根据权利要求1所述的线性相控阵超声斜探头辐射偏转声场扩散角的计算方法，其特征在于，所述斜探头包括所述换能器及所述楔块。
所属类别：	发明专利