含随机非均匀背衬材料的宽带超声换能器的有限元建模与仿真
计算物理
2022-03-17 v1
摘要
本文提出一种用于精确设计超声换能器复合背衬的有限元（FEM）应用。其思路是获得环氧树脂基体中钨粉体积比（用作背衬）与背衬换能器发射的最终脉冲射频（RF）信号之间的依赖关系。我们采用背衬的非均匀材料模型，而非经典的复杂几何有限元。该模型在 Comsol 5.5 中使用其两个物理接口开发。第一个基于经典 FEM 或连续 Galerkin 方法用于背衬中的超声传播，第二个基于间断 Galerkin 选项用于流体脉冲传播。以此方式可避免使用基于阻抗的模型。所得带宽的计算结果足够好，正如 Desilets 对一维情形利用 KLM 电路模型所预测的那样。我们在二维空间中工作，其中换能器面振动远离一维 KLM 模型所假设的活塞式振动。
引用
@article{arxiv.2203.08785,
title = {FEM modeling and simulation of broadband ultrasonic transducers with randomized inhomogeneous backing material},
author = {Eduardo Moreno and Wagner C. A. Pereira and Marco Antonio von Kruger and Lorenzo Leija and Antonio Ramos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2203.08785},
year = {2022}
}
备注
14 pages, 9 figures