一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法及系统。该方法包括：测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数；测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数；根据反射系数和透射系数确定软质凝胶超构材料的阻抗；基于软质凝胶超构材料的阻抗确定声波在软质凝胶超构材料中的相变；根据声波在软质凝胶超构材料中的相变计算软质凝胶超构材料中的声速；根据软质凝胶超构材料的阻抗以及软质凝胶超构材料中的声速，计算软质超声凝胶材料的等效声学参数；等效声学参数包括等效弹性模量和等效质量密度。本发明专利技术通过在软质凝胶超构材料后面增加背衬材料，能够间接测定声学超构材料的等效质量密度和等效弹性模量参数。构材料的等效质量密度和等效弹性模量参数。构材料的等效质量密度和等效弹性模量参数。

【技术实现步骤摘要】
一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法及系统


[0001]本专利技术涉及声学超构材料
，特别是涉及一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法及系统。

技术介绍

[0002]声学超构材料是一种人工结构材料，通过人工设计材料的结构使其整体上表现为具备奇异声学性质的材料，如负折射、声隐身、超常透射、亚波长成像等。通过设计软质凝胶超声超构材料可以实现增强超声透过颅骨的能量，但是在实际测定中，这种软质凝胶超构材料的反射信号太弱无法测定。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法及系统，通过在软质凝胶超构材料后面增加背衬材料，间接测定声学超构材料的等效质量密度和等效弹性模量参数。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法，包括：
[0006]测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数；所述软质凝胶超构材料—背衬板结构由软质凝胶超构材料后方放置背衬板构成；
[0007]测量所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数；
[0008]根据所述反射系数和所述透射系数确定所述软质凝胶超构材料的阻抗；
[0009]基于所述软质凝胶超构材料的阻抗确定声波在所述软质凝胶超构材料中的相变；
[0010]根据声波在所述软质凝胶超构材料中的相变计算所述软质凝胶超构材料中的声速；
[0011]根据所述软质凝胶超构材料的阻抗以及所述软质凝胶超构材料中的声速，计算软质超声凝胶材料的等效声学参数；所述等效声学参数包括等效弹性模量和等效质量密度。
[0012]可选地，所述测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数，具体包括：
[0013]通过水听器测量来自换能器的直达信号以及经所述软质凝胶超构材料—背衬板结构反射的反射信号；
[0014]将所述反射信号与所述直达信号分别做傅里叶变换后相除得到所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数。
[0015]可选地，所述测量所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数，具体包括：
[0016]通过水听器测量来自换能器的直达信号以及经过所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射信号；
[0017]将所述透射信号与所述直达信号分别做傅里叶变换后相除得到所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数。
[0018]可选地，所述软质超声凝胶材料等效声学参数的计算公式如下：
[0019][0020]其中，ρ
eff
为等效质量密度，K
eff
为等效弹性模量，Z3为所述软质凝胶超构材料的阻抗，c3为所述软质凝胶超构材料中的声速，ρ3＝ρ
eff
，ρ3为所述软质凝胶超构材料的质量密度。
[0021]可选地，声波在所述软质凝胶超构材料中的相变φ3的计算公式如下：
[0022][0023]其中，f为换能器的测试频率，d3为软质凝胶超构材料的厚度，θ3为声波从软质凝胶超构材料到背衬板的入射角，c3为声波在所述软质凝胶超构材料中的相变。
[0024]本专利技术还提供了一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定系统，包括：
[0025]反射系数测量模块，用于测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数；所述软质凝胶超构材料—背衬板结构由软质凝胶超构材料后方放置背衬板构成；
[0026]透射系数测量模块，用于测量所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数；
[0027]软质凝胶超构材料阻抗确定模块，用于根据所述反射系数和所述透射系数确定所述软质凝胶超构材料的阻抗；
[0028]相变确定模块，用于基于所述软质凝胶超构材料的阻抗确定声波在所述软质凝胶超构材料中的相变；
[0029]声速计算模块，用于根据声波在所述软质凝胶超构材料中的相变计算所述软质凝胶超构材料中的声速；
[0030]等效声学参数计算模块，用于根据所述软质凝胶超构材料的阻抗以及所述软质凝胶超构材料中的声速，计算软质超声凝胶材料的等效声学参数；所述等效声学参数包括等效弹性模量和等效质量密度。
[0031]可选地，所述软质超声凝胶材料等效声学参数的计算公式如下：
[0032][0033]其中，ρ
eff
为等效质量密度，K
eff
为等效弹性模量，Z3为所述软质凝胶超构材料的阻抗，c3为所述软质凝胶超构材料中的声速，ρ3＝ρ
eff
，ρ3为所述软质凝胶超构材料的质量密度。
[0034]可选地，声波在所述软质凝胶超构材料中的相变φ3的计算公式如下：
[0035][0036]其中，f为换能器的测试频率，d3为软质凝胶超构材料的厚度，θ3为声波从软质凝胶超构材料到背衬板的入射角，c3为声波在所述软质凝胶超构材料中的相变。
[0037]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0038]反射信号的测量在软质凝胶超构材料的等效声学参数(等效质量密度和等效弹性模量)的计算中尤为重要，本专利技术通过在软质凝胶超构材料后面增加背衬材料，解决了软质凝胶超构材料的反射信号太弱而无法测量到的问题。进一步通过测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射信号和透射信号，依据声波在任意多层介质中的传播理论，计算得出待测软质凝胶超构材料的等效声学参数(等效质量密度和等效弹性模量)。
附图说明
[0039]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0040]图1为本专利技术提供的软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法的流程图；
[0041]图2为本专利技术提供的软质凝胶超构材料—背衬板结构示意图；
[0042]图3为本专利技术提供的软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数测量示意图；
[0043]图4为本专利技术提供的软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数测量示意图。
具体实施方式
[0044]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0045]本专利技术的目的是提供一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法及系统，通过在软质凝胶超构材料后面增加背衬材料，间接测定声学超构材料的等效质量密度和等效弹性模量参数。
[0046]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0047]如图1所示，本专利技术提供的软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法，包括以下步骤：
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法，其特征在于，包括：测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数；所述软质凝胶超构材料—背衬板结构由软质凝胶超构材料后方放置背衬板构成；测量所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数；根据所述反射系数和所述透射系数确定所述软质凝胶超构材料的阻抗；基于所述软质凝胶超构材料的阻抗确定声波在所述软质凝胶超构材料中的相变；根据声波在所述软质凝胶超构材料中的相变计算所述软质凝胶超构材料中的声速；根据所述软质凝胶超构材料的阻抗以及所述软质凝胶超构材料中的声速，计算软质超声凝胶材料的等效声学参数；所述等效声学参数包括等效弹性模量和等效质量密度。2.根据权利要求1所述的软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法，其特征在于，所述测量软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数，具体包括：通过水听器测量来自换能器的直达信号以及经所述软质凝胶超构材料—背衬板结构反射的反射信号；将所述反射信号与所述直达信号分别做傅里叶变换后相除得到所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的反射系数。3.根据权利要求1所述的软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法，其特征在于，所述测量所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数，具体包括：通过水听器测量来自换能器的直达信号以及经过所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射信号；将所述透射信号与所述直达信号分别做傅里叶变换后相除得到所述软质凝胶超构材料—背衬板结构的透射系数。4.根据权利要求1所述的软质超声凝胶材料等效声学参数测定方法，其特征在于，所述软质超声凝胶材料等效声学参数的计算公式如下：其中，ρ
eff
为等效质量密度，K
eff
为等效弹性模量，Z3为所述软质凝胶超构材料的阻抗，c3为所述软质凝胶超构材料中的声速，ρ3＝ρ
eff
，ρ3为所述软质凝胶超构材料的质量密度。5.根据权利要求1所述的软质超声凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑音飞，杨雨茗，段会龙，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：