超声相控阵在多层媒质中的声场模式优化 被引量：14

1

作者 丁亚军 钱盛友 +1 位作者 胡继文 邹孝 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第14期248-254,共7页

针对超声在多层媒质中的传播特性,引入相位补偿因子并结合遗传算法,提出了一种可对多层媒质进行声聚焦控制的方法.利用该方法对16×16二维超声相控阵在多层生物媒质中的多焦点声场模式进行了仿真,计算了生物媒质不同厚度层和不同吸... 针对超声在多层媒质中的传播特性,引入相位补偿因子并结合遗传算法,提出了一种可对多层媒质进行声聚焦控制的方法.利用该方法对16×16二维超声相控阵在多层生物媒质中的多焦点声场模式进行了仿真,计算了生物媒质不同厚度层和不同吸收系数时的声场.结果表明:该方法能优化多焦点声场模式,抑制旁瓣,提高声场增益,将声强最大限度地聚焦在目标区域内;改变生物组织不同层的厚度和不同层的吸收系数,焦点位置不发生变化,但焦域内的声强会有所变化. 展开更多

关键词 相控阵 多层媒质 声场优化 遗传算法

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全聚焦相控阵技术声场特性初探 被引量：13

2

作者 强天鹏 杨贵德 +3 位作者 杜南开 陈建华 张国强 龚成刚 《无损检测》 2020年第1期1-6,共6页

全聚焦相控阵超声的有关理论研究已基本完成,其仪器系统的研发也已取得成效,但其应用研究还相对滞后。从全聚焦相控阵的声场特性和信号特性入手,指出其与传统脉冲反射法的明显差别。通过理论分析和试验对全聚焦相控阵声场特性进行了初... 全聚焦相控阵超声的有关理论研究已基本完成,其仪器系统的研发也已取得成效,但其应用研究还相对滞后。从全聚焦相控阵的声场特性和信号特性入手,指出其与传统脉冲反射法的明显差别。通过理论分析和试验对全聚焦相控阵声场特性进行了初步验证。同时指出,由于全聚焦相控阵具有独特的声场特性和信号特性,可以采用一种"场测量"和"场校准"技术路线,不仅可以解决系统没有A扫显示给检测带来的困难,而且在焊缝检测的应用中具有优势。 展开更多

关键词 全聚焦相控阵 焊缝检测 声场特性 场测量 场校准

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超声相控阵检测声场的有限元仿真建模及其试验验证 被引量：13

3

作者 陈振华 黄智刚 +2 位作者 王婵 郑志远 卢超 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2018年第2期48-55,共8页

超声相控阵技术复杂的叠加声场及其影响因素限制了超声相控阵技术的工程应用,建立检测过程的数值模型对于分析和理解检测过程具有积极作用。采用有限元方法仿真超声相控阵检测过程,分析建模参数的影响及其优化方法,基于优化后的有限元... 超声相控阵技术复杂的叠加声场及其影响因素限制了超声相控阵技术的工程应用,建立检测过程的数值模型对于分析和理解检测过程具有积极作用。采用有限元方法仿真超声相控阵检测过程,分析建模参数的影响及其优化方法,基于优化后的有限元模型开展检测声场分析及试验验证工作。研究结果显示,调整网格尺寸、模拟载荷采样率、载荷子步可获得结果准确且计算效率高的有限元模型;基于有限元模型的声场分析结果与试验结果具有较好的一致性,有限元模型可用于指导换能器参数的优化配置。 展开更多

关键词 超声相控阵 有限元模拟 声场分析 参数优化

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横波电磁超声相控阵换能器设计 被引量：12

4

作者 翟国富 梁宝 +2 位作者 贾文斌 杨金旭 汪开灿 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期1441-1448,共8页

针对横波电磁超声相控阵换能器声场分布特征不明确的问题,采用有限元方法仿真分析不同换能器设计参数下横波声束偏转特征变化规律,据此提出横波电磁超声相控阵换能器设计方法。研究表明,横波位移分布受频率影响较小,但受阵元宽度影响明... 针对横波电磁超声相控阵换能器声场分布特征不明确的问题,采用有限元方法仿真分析不同换能器设计参数下横波声束偏转特征变化规律,据此提出横波电磁超声相控阵换能器设计方法。研究表明,横波位移分布受频率影响较小,但受阵元宽度影响明显。其中,0.2 mm阵元宽度激发产生的横波在±35°范围内位移分布平稳,随着阵元宽度的增加,横波能量朝向0°位置聚集。考虑到平稳位移分布更有利于保证相控阵换能器缺陷检测精度,因此采用0.2mm阵元宽度设计横波电磁超声相控阵换能器。此外,阵元间距选择和声束偏转角度控制的研究结果能够为横波电磁超声相控阵换能器设计提供快速、准确的指导。最后,实验验证了仿真模型的有效性。 展开更多

关键词 电磁超声换能器 相控阵 横波 声场分布 声束偏转特征

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法兰密封面腐蚀缺陷超声相控阵检测技术 被引量：10

5

作者 宋双官 李军 黄清生 《无损检测》 2014年第4期33-37,11,共6页

用于腐蚀介质环境下的法兰,密封面的腐蚀缺陷容易使其泄漏,影响安全生产,导致危害性的后果。利用超声相控阵检测技术[1]声束角度可变和动态聚焦的优点、适合复杂结构件以及实时成像等特点,通过结构分析、声场模拟,试验研究和现场检测应... 用于腐蚀介质环境下的法兰,密封面的腐蚀缺陷容易使其泄漏,影响安全生产,导致危害性的后果。利用超声相控阵检测技术[1]声束角度可变和动态聚焦的优点、适合复杂结构件以及实时成像等特点,通过结构分析、声场模拟,试验研究和现场检测应用,确定了法兰超声相控阵针对性检测工艺,实现了不拆卸从法兰外部对密封面腐蚀缺陷进行有效检测。 展开更多

关键词 法兰 密封面 超声相控阵 声场模拟 成像

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波场合成理论下的传声器阵列录音方法研究 被引量：7

6

作者 吕小诗 靳聪 《电声技术》 2012年第8期43-45,61,共4页

应用波场合成理论(WFS)和边界采样定理,首次对交响乐音乐会进行16声道传声器阵列录音的尝试。对DMS边界采样录音原理、全直声系统、DMS相控阵传声器录音做了详细介绍,并对主观评价进行了分析。

关键词 波场合成 相控传声器阵列 声场合成 多轨录音

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超声相控阵近场偏转与聚焦离散点源声场仿真 被引量：7

7

作者 孙芳 曾周末 +1 位作者 靳世久 陈世利 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期1108-1112,共5页

针对一维线型超声相控阵的平面内声场,在瑞利积分的基础上,且忽略阵元长度影响的前提下,提出用离散点源法计算近场声场,进而通过仿真来分析超声相控阵偏转和聚焦对近场范围的影响。结果表明声束偏转使得近场长度减小,且使近场长度附近... 针对一维线型超声相控阵的平面内声场,在瑞利积分的基础上,且忽略阵元长度影响的前提下,提出用离散点源法计算近场声场,进而通过仿真来分析超声相控阵偏转和聚焦对近场范围的影响。结果表明声束偏转使得近场长度减小,且使近场长度附近区域的声压增强;而声束聚焦同样使近场长度减小,同时随着与阵列换能器表面距离的增加,声束聚焦的效果越差,并且实际聚焦深度与设定聚焦深度之差也越大。进行了CIVA仿真平台的缺陷响应实验,验证了仿真结果,同时为实际中近场区检测提供了理论依据。 展开更多

关键词 超声相控阵 近场 声场 仿真

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超声相控阵探头声场特性仿真分析 被引量：6

8

作者 范兵 郑坚 艾春安 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第S1期121-123,共3页

与传统的超声波探头相比 ,超声相控阵探头可以实现电子控制下的声束平移、偏转与动态聚焦。本文针对无损检测中广泛被使用的超声线阵探头 ,建立其声场的数学模型 ,得出了超声线阵探头的方向图函数 ,在此基础上运用 Matlab软件对超声场... 与传统的超声波探头相比 ,超声相控阵探头可以实现电子控制下的声束平移、偏转与动态聚焦。本文针对无损检测中广泛被使用的超声线阵探头 ,建立其声场的数学模型 ,得出了超声线阵探头的方向图函数 ,在此基础上运用 Matlab软件对超声场进行了仿真计算 ,得出了相控阵超声探头声场在空间分布的特点。本文最后依据此模型 。 展开更多

关键词 相控阵 声场 方向图

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基于超声相控阵的飞机蒙皮检测技术研究 被引量：7

9

作者 罗云林 耿智军 《测控技术》 CSCD 北大核心 2014年第5期131-134,共4页

根据飞机蒙皮的结构特性及飞机的工作环境,分析了飞机蒙皮中常见的缺陷及损伤类型,对其相关的无损检测技术进行了研究。通过对几种常见的检测方法优劣性的分析,提出一种基于超声相控阵技术的飞机蒙皮检测方法,并对相控阵换能器的辐射声... 根据飞机蒙皮的结构特性及飞机的工作环境,分析了飞机蒙皮中常见的缺陷及损伤类型,对其相关的无损检测技术进行了研究。通过对几种常见的检测方法优劣性的分析,提出一种基于超声相控阵技术的飞机蒙皮检测方法,并对相控阵换能器的辐射声场进行计算仿真,分析了检测中的声场特性。最后,对飞机蒙皮试块进行检测试验,验证了超声相控阵技术在新型复合材料检测中的优势,应用于飞机蒙皮的检测有较好的发展前景。 展开更多

关键词 飞机蒙皮 复合材料 无损检测 相控阵检测 辐射声场

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全聚焦相控阵技术的场测量 被引量：6

10

作者 强天鹏 杨贵德 +3 位作者 杜南开 陈建华 张国强 龚成刚 《无损检测》 2020年第2期1-6,共6页

全聚焦相控阵系统不能显示A扫,从而给检测带来问题。通过研究全聚焦相控阵的声场特性和信号特性,提出"场测量"技术路线,阐述了有关原理和实施的基本过程,论证了在焊缝检测应用中的可行性,给出了一些试验结果。结果表明:场测... 全聚焦相控阵系统不能显示A扫,从而给检测带来问题。通过研究全聚焦相控阵的声场特性和信号特性,提出"场测量"技术路线,阐述了有关原理和实施的基本过程,论证了在焊缝检测应用中的可行性,给出了一些试验结果。结果表明:场测量技术路线有利于全聚焦相控阵技术优势的发挥,在检测中的应用效果良好。 展开更多

关键词 全聚焦相控阵 焊缝检测 声场特性 场测量 信噪比

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相控阵超声换能器声场可视化仿真研究 被引量：6

11

作者 高世凯 韩冬 +3 位作者 安宏庆 李学雷 张鑫 赛凯琳 《航天制造技术》 2018年第6期31-34,41,共5页

针对相控阵超声换能器声场的可视化问题,通过理论计算分析,建立相控阵超声换能器声场的数学模型,采用MATLAB可视化仿真软件,对换能器声场进行仿真研究。通过对相控阵超声换能器不同参数的仿真分析,掌握不同参数影响换能器声场的规律,从... 针对相控阵超声换能器声场的可视化问题,通过理论计算分析,建立相控阵超声换能器声场的数学模型,采用MATLAB可视化仿真软件,对换能器声场进行仿真研究。通过对相控阵超声换能器不同参数的仿真分析,掌握不同参数影响换能器声场的规律,从而在实际检测中选取合理的换能器参数,以达到优化相控阵超声检测工艺参数的目的,并给出相控阵换能器声场的直观量化结果。 展开更多

关键词 相控阵声场 换能器 可视化仿真 数学模型

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基于超声相控阵技术的双金属复合板缺陷研究 被引量：5

12

作者 郑钢丰 夏皖东 +1 位作者 周凯峰 闫迎春 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2017年第3期437-441,共5页

针对双金属复合板在制作及使用过程中会产生缺陷的问题,阐述了超声相控阵检测原理及辐射声场理论。对含有ф3mm横孔和腐蚀坑缺陷的不锈钢-碳钢试件进行实验研究。结果表明:该技术能对不锈钢-碳钢复合板中的缺陷进行实时成像检测,能较准... 针对双金属复合板在制作及使用过程中会产生缺陷的问题,阐述了超声相控阵检测原理及辐射声场理论。对含有ф3mm横孔和腐蚀坑缺陷的不锈钢-碳钢试件进行实验研究。结果表明:该技术能对不锈钢-碳钢复合板中的缺陷进行实时成像检测,能较准确地得到缺陷的位置、大小,两种缺陷的测量误差分别在6%、12%以内。 展开更多

关键词 超声相控阵 辐射声场 实时成像 双金属复合板

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基于CIVA软件的全聚焦相控阵声场特性仿真 被引量：4

13

作者 钱盛杰 强天鹏 +4 位作者 杨贵德 杜南开 陈建华 张国强 龚成刚 《无损检测》 CAS 2022年第6期15-20,25,共7页

全聚焦相控阵是当前超声无损检测领域的研究热点,但其声场特性和检测工艺方面的研究较少。在CIVA仿真软件平台的基础上,开展了全聚焦相控阵的声场仿真计算与缺陷响应研究。采用相同激发参数和孔径的超声探头仿真常规超声声场和全聚焦相... 全聚焦相控阵是当前超声无损检测领域的研究热点,但其声场特性和检测工艺方面的研究较少。在CIVA仿真软件平台的基础上,开展了全聚焦相控阵的声场仿真计算与缺陷响应研究。采用相同激发参数和孔径的超声探头仿真常规超声声场和全聚焦相控阵声场,分析比对各自的声场特性。通过缺陷响应研究模拟全聚焦相控阵声场与横通孔之间的作用,并分析了全聚焦相控阵技术的检测能力。该研究工作有望为全聚焦相控阵探头的研发设计以及检测工艺的制定提供参考。 展开更多

关键词 全聚焦相控阵 声场特性 CIVA仿真 缺陷响应

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焊缝结构中超声相控阵聚焦声场的数值模拟及分析 被引量：5

14

作者 史慧宇 阎守国 张碧星 《应用声学》 CSCD 北大核心 2018年第5期817-824,共8页

针对焊缝内相控阵声场聚焦问题,建立焊缝结构中多高斯声束法的相控阵声场计算模型,分别用直接聚焦和底面反射聚焦两种方式对焊缝内部的相控阵声场进行数值模拟,分析不同方式下的相控阵聚焦声场特性,讨论不同区域适用的聚焦方式,分析了... 针对焊缝内相控阵声场聚焦问题,建立焊缝结构中多高斯声束法的相控阵声场计算模型,分别用直接聚焦和底面反射聚焦两种方式对焊缝内部的相控阵声场进行数值模拟,分析不同方式下的相控阵聚焦声场特性,讨论不同区域适用的聚焦方式,分析了界面倾斜角度对聚焦效果的影响。结果表明,在相同焊缝结构条件下直接聚焦的方式更适合对厚壁焊缝的中下部进行聚焦扫描,在焊缝上表面附近,当声束偏转角大于80?时,直接聚焦方式无法有效聚焦;反射聚焦的方式更适合对焊缝上表面附近区域进行聚焦扫描,随着焦点深度增加,反射聚焦的声束偏转角增大,当声束偏转角大于55?时,反射聚焦无法形成明显焦点;两种聚焦扫描方式可形成有效的互补。当设置的焦点固定时,直接聚焦的实际焦点随界面倾斜角度增大向预设点远处偏移,而反射聚焦的效果基本不受倾斜角的影响,实际焦点始终在预设焦点附近。 展开更多

关键词 焊缝 相控阵 声场分布 聚焦

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换能器参数对TC4钛合金板相控阵超声检测的影响 被引量：3

15

作者 杨宸旭 李秋锋 +3 位作者 沈佳卉 王海涛 胡强 陈尧 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2022年第1期106-112,205,共8页

相控阵检测是声学检测技术中一个非常重要的内容。针对检测TC4钛合金薄板缺陷的超声相控阵换能器关键参数的选择,结合声束指向性和有限元模拟声场得出参数对检测效果的影响。在一维阵列换能器条件下,对于不同参数,推导超声相控阵声束指... 相控阵检测是声学检测技术中一个非常重要的内容。针对检测TC4钛合金薄板缺陷的超声相控阵换能器关键参数的选择,结合声束指向性和有限元模拟声场得出参数对检测效果的影响。在一维阵列换能器条件下,对于不同参数,推导超声相控阵声束指向性函数,分析不同参数对声束尖锐度和栅瓣的影响;仿真声波在TC4钛合金薄板中的传播过程,探究参数对相控阵声场的影响,根据不同参数下的声场特性制定不同的分析方法;得出超声换能器关键参数及其对TC4钛合金薄板检测的影响并提出一些优化方法。 展开更多

关键词 超声相控阵 TC4钛合金 声束指向性 声场分布

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相控阵超声阵列换能器中阵元参数对声场的影响研究 被引量：4

16

作者 彭震宇 钱旭瑞 +5 位作者 李永超 徐翔 刘松 陈磊磊 韦德胜 顾继俊 《光学与光电技术》 2021年第2期25-33,共9页

为探究相控阵超声阵列换能器中不同阵元参数对声场的影响,以相控阵超声波检测基本原理和声场辐射理论为支撑,应用MATLAB软件进行数值模拟分析,建立辐射声场模型,进行不同参数下的阵列换能器指向性和声场分析。分析了阵元各项参数变化时... 为探究相控阵超声阵列换能器中不同阵元参数对声场的影响,以相控阵超声波检测基本原理和声场辐射理论为支撑,应用MATLAB软件进行数值模拟分析,建立辐射声场模型,进行不同参数下的阵列换能器指向性和声场分析。分析了阵元各项参数变化时对波束质量、聚焦范围、成像效果的影响,结果表明:阵元中心频率过小会使成像分辨率过低,阵元中心频率过大会使声场穿透力弱,检测深度浅;阵元数的增加显著提高成像效果,但是也会使成本大大提高;当阵元宽度由0.1λ增加到0.3λ,成像效果显著改善,再增加到0.6λ,成像效果改善不明显;阵元中心距增加会提高聚焦精度和成像效果,但是超过0.8λ时,成像效果急剧下降;偏转角度小于30°时,成像效果稳定且清晰,当偏转角度过大时,成像效果明显变差;聚焦深度太小使得声束聚焦性差,成像效果不好,当聚焦深度大于检测表面,成像效果好。对于指导实际超声相控检测具有一定指导意义。 展开更多

关键词 相控阵超声波检测 MATLAB软件 数值模拟 辐射声场模型 对比分析

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基于超声相控阵全聚焦修正技术的焊接缺陷定量检测方法

17

作者 周红明 陈挺 《丽水学院学报》 2023年第5期82-87,共6页

超声相控阵全聚焦成像算法可用于焊接缺陷的定量化检测,然而超声波在介质中传播会产生能量的衰减,影响成像质量,从而降低被检缺陷定量的准确性。针对以上问题,提出一种基于检测声场模型的超声相控阵全聚焦修正技术,利用多元高斯叠加模... 超声相控阵全聚焦成像算法可用于焊接缺陷的定量化检测,然而超声波在介质中传播会产生能量的衰减,影响成像质量,从而降低被检缺陷定量的准确性。针对以上问题,提出一种基于检测声场模型的超声相控阵全聚焦修正技术,利用多元高斯叠加模型计算了被检工件内的声场分布情况,利用计算结果对超声相控阵全聚焦矩阵数据进行修正处理。为验证该方法的可行性,对一块包含人工缺陷的试件开展超声相控阵全聚焦成像检测试验,试验结果表明,该方法不仅可以改善成像质量,还可以提高缺陷定量精度。 展开更多

关键词 超声 相控阵 全聚焦法 声场 定量检测

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薄板焊缝检测的超声相控阵楔块设计 被引量：4

18

作者 王常玺 于朋 +2 位作者 刚铁 迟大钊 冯伟 《无损检测》 2014年第4期72-76,共5页

针对薄板检测的特殊性,运用Snell公式等分析计算设计了一种超声相控阵斜探头楔块,并采用声场模拟以及实际检测方法验证了设计的楔块对于薄板搅拌摩擦焊缺陷的检测效果。结果表明,采用上述方法可以优化楔块设计,减少盲目性。按照设计结... 针对薄板检测的特殊性,运用Snell公式等分析计算设计了一种超声相控阵斜探头楔块,并采用声场模拟以及实际检测方法验证了设计的楔块对于薄板搅拌摩擦焊缺陷的检测效果。结果表明,采用上述方法可以优化楔块设计,减少盲目性。按照设计结果加工的楔块对薄板具有良好的检测效果,可检测出3mm板中距离上表面1mm直径为0.3mm的侧孔。 展开更多

关键词 薄板检测 相控阵楔块 声场模拟

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全聚焦相控阵技术的场校准 被引量：2

19

作者 强天鹏 杨贵德 +3 位作者 杜南开 陈建华 张国强 龚成刚 《无损检测》 2020年第11期1-5,共5页

检测系统的校准是实施超声检测必不可少的步骤。以往各种超声检测技术的校准都是基于A扫的,其步骤多、耗时长、精度差。通过研究全聚焦相控阵的声场特性和信号特性而提出的"场校准"技术路线,具有原理易懂、过程简单、操作快... 检测系统的校准是实施超声检测必不可少的步骤。以往各种超声检测技术的校准都是基于A扫的,其步骤多、耗时长、精度差。通过研究全聚焦相控阵的声场特性和信号特性而提出的"场校准"技术路线,具有原理易懂、过程简单、操作快捷、精度高、自动化程度高等优点。阐述了场校准的原理和基本过程,并结合试验结果,指出场校准可以简化焊缝超声检测的操作,可以全面提升全聚焦相控阵技术的优势。 展开更多

关键词 全聚焦相控阵 焊缝检测 声场特性 场测量 场校准 信噪比

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超声针灸相控阵声场及控制模式研究 被引量：2

20

作者 刘晓晓 王欢 +2 位作者 刘春泽 许小芳 周红生 《声学技术》 CSCD 北大核心 2020年第2期184-189,共6页

超声“针灸”是利用二维相控阵实现声能在皮下不同深度的聚焦,刺激特定穴位,从而模拟传统针灸手法的治疗技术。对设计的超声针灸相控阵在不同聚焦深度下的垂直聚焦声场和偏转声场进行仿真,并对焦域进行统计分析,明确了所设计的相控阵探... 超声“针灸”是利用二维相控阵实现声能在皮下不同深度的聚焦,刺激特定穴位,从而模拟传统针灸手法的治疗技术。对设计的超声针灸相控阵在不同聚焦深度下的垂直聚焦声场和偏转声场进行仿真,并对焦域进行统计分析,明确了所设计的相控阵探头延时聚焦声场可以满足超声“针灸”的“针形”声场要求。基于声场仿真,还对超声“针灸”声场控制模式进行了仿真研究,研究结果表明:控制超声相控阵聚焦声场聚焦位置的上下移动以及偏转聚焦,可以模拟传统针灸的提、插以及进针角度的变化,为超声“针灸”进一步模拟传统针灸手法提供了理论依据。 展开更多

关键词 超声“针灸” 相控阵 声场 控制模式

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