1 中国科学院声学研究所 声场声信息国家重点实验室, 北京 100190
2 中国科学院大学, 北京 100049
高频声透镜聚焦超声换能器在电子器件评估与检测、材料微观机械性能表征、生物医学成像、细胞操控等方面具有重要的应用。结构参数是影响其性能的主要因素之一。该文通过有限元法对基于声透镜结构的高频聚焦超声换能器进行仿真模拟, 分析了声透镜的开孔角度对该类换能器聚焦区域声压模式、横向分辨率、-6 dB景深等关键性能参数的影响。仿真结果表明, 换能器的焦距和横向分辨率与理论计算结果接近。随着声透镜开孔角度的增大, 换能器的横向分辨力随之提高, 焦点处声压级逐渐增大, -6 dB景深逐渐下降。这为声透镜聚焦超声换能器的优化设计提供了一定的技术基础。
有限元法 聚焦超声换能器 灵敏度 景深 声透镜 压电 finite element method focused ultrasound transducer sensitivity depth of field acoustic lens piezoelectric
1 中国科学院声学研究所 北海研究站, 山东 青岛 266011
2 天津市橡胶工业研究所有限公司, 天津 300384
该文利用声学透镜使声波能量聚焦, 实现小尺寸换能器窄波束声辐射。利用有限元方法分别建立了单凹面声透镜及双凹面声透镜仿真模型, 优化了声透镜结构参数, 设计并制作了双凹面声透镜指向性换能器, 并在消声水池内对换能器样机和声透镜进行了性能测试。换能器样机辐射面积直径120 mm, 设置声透镜后, 提高发送电压响应级4 dB, 发射指向性-3 dB波束开角由76°变为约30°(@10 kHz), 与仿真计算结果相符。实验结果表明, 声透镜有效减小了换能器发射波束宽度, 提高了换能器主瓣发送电压响应, 验证了双凹面声透镜对优化换能器指向性的效果。
指向性 声透镜 平面活塞换能器 小尺寸 波束 directivity acoustic lens planar piston transducer small size beam
1 东莞理工学院电子工程学院, 广东 东莞 523808
2 东莞理工学院学报编辑部, 广东 东莞 523808
由于光声效应产生光声压分布图像，所以当强散射介质中的模拟吸光组织在受到短脉冲激光照射时，该声压分布会经声透镜成像在像平面上。在像平面上利用线性超声探测器阵列获取光声信号并传递给高速数据采集卡进行数据采集，可由程序重构出光声图像。设计的光声层析成像系统可以采集记录一定深度的数据，成像时只要在所采集到的数据中选取不同列数即可同时获得强散射介质多层样品不同层面的光声图像。实验成功地获得了强散射介质内多层样品不同层面的光声层析图像。该成像方法无需进行复杂的算法重建，且可以同时实现多层样品不同切面的光声成像。
生物光学 光声成像 光声层析成像 声透镜 光声信号
华南师范大学 物理与电信工程学院，广州 510006
为了克服衍射效应对光声成像系统分辨率的限制，需要采用逆卷积方法进行图像反演.从理论上分析了声透镜成像原理，模拟仿真了声透镜的点扩展函数对声透镜成像系统分辨率的影响和维纳滤波解卷积方法复原光声成像的过程，并利用自搭建的声透镜光声成像系统进行了深入的实验研究，得到了物平面上相距4 mm和3 mm的两个黑胶带点的直接成像光声图以及经过维纳滤波解卷积方法得到的还原图，并进行了比较.仿真结果与实验结果一致表明：用维纳滤波解卷积方法可以提高光声成像系统的分辨率.
光声成像 声透镜 维纳滤波 分辨率 点扩展函数 Photoacoustic imaging Acoustic lens Wiener filter Resolution Piont Spread Funtion(PSF)
基于二元声学的方法提出了一种折射/衍射混合声透镜设计方案,该声透镜在对光声信号进行二维成像时体现出了极大的优越性,与单声透镜相比,除了有实时成像、成像焦深较大且可以利用时间分辨技术实现层析成像的优点外,还可以利用二元声学透镜独特的色散特性校正单声透镜的轴向色差,可以极大提高成像的分辨力。通过计算机模拟了有一定带宽的点声源通过该声透镜像面上的点扩展函数,与经单声透镜的结果比较,可以看出点扩展函数弥散斑得到明显改善,极大地消除色差对成像质量的影响。
成像系统 光声成像 折/衍射混合声透镜 二元声学 菲涅耳透镜 点扩展函数
提出了一种用声透镜实现光声层析成像的新模式。从理论上计算出了声透镜的响应,测出了已知声场中标准物像面处的声场分布。考虑到圆形活塞振源的指向性,对代表物成像进行了理论修正,并与实验结果做了对比分析。研究表明,利用声透镜可以实现光声层析成像,并经图像重构得到了生物组织中异物的光声图像,横向、纵向分辨力较高。
信息光学 光声层析成像 光声效应 声透镜
