14、脉冲相控阵波束形成技术解析

脉冲相控阵波束形成技术解析

1. 脉冲阵列模拟器

脉冲阵列模拟器相较于连续波模拟器，因增加了时间维度而提供了更多选项，其整个面板布满了各种不同的输入选项。以下是使用脉冲阵列模拟器进行计算的具体步骤：
1. 选择激励信号 ：在激励信号面板中，选择波形形状（信号类型）、长度（周期数）和频率（中心频率）。为简化过程，输入到波束形成器的波形实际上是已根据特定公式被输入信号激励的换能器元件的波形。
2. 设置阵列参数 ：包括波长间距、变迹（如果有）、宽度与间距比（w/p）以及元件数量。
3. 选择其他参数 ：确定F#、转向角和传播介质。
4. 设置输出显示参数 ：包括最大z值、输出显示参数、动画、波形及其沿x轴的位置（以波长为单位），以及常见的波束图或其他场显示选项，还有单程或往返选项。
5. 启动计算 ：点击“生成绘图”按钮开始计算。

该图形用户界面（GUI）调用了部分软件来生成波束的不同特征。由于采用了特定的数值方法，脉冲阵列模拟器的计算速度较快。这种方法利用时空分解和快速近场方法进行瞬态（时域）计算。为加快计算速度，假设发射和接收孔径相同，并通过特定方法添加吸收效应。为产生阵列的驱动脉冲，通过以下公式计算压力：
[p_n(r,t) = \rho_0\frac{\partial v}{\partial t}]
其中，v是阵列元件外表面法线方向的粒子速度。可以使用表面压力或法向速度来描述声源。

2. 脉冲和吸收对波束的影响