具體描述
內容簡介
《超聲相控陣原理》是作者李斯特·W.斯剋姆爾多年科研和教學的經驗積纍和研究成果。由於原著作者在超聲無損檢測的長期努力工作，並取得優異的研究成果，所以他在國際上享有很高的聲譽。本譯著是國內一本詳細闡述超聲相控陣檢測基本原理的專著，全麵闡述瞭其基本工作原理、基本構成和相關數學模型和基礎理論，對我國超聲相控陣檢測技術、檢測儀器和相控陣探頭的發展具有重要參考價值和藉鑒意義。
目錄
第1章 緒論1．1 概述
1．2 綫陣和二維陣列
1．3 相控陣係統模型
1．4 各章內容概覽
參考文獻
第2章 一維陣列聲場
2．1 單源換能器模型
2．2 遠場聲波
2．3 活塞波的數值模型
2．4 綫源模型
2．5 波在平界麵上的輻射
參考文獻
第3章 大尺寸單陣元換能器模型
3．1 近軸近似和菲涅爾積分模型
3．2 大陣元的波束偏轉和聚焦
3．2．1 波束偏轉
3．2．2 遠場聲波的偏轉
3．2．3 聲束聚焦
3．2．4 聲束偏轉與聚焦
3．3 幅值加權
3．4 多高斯聲束模型
3．5 總結
參考文獻
第4章 相控陣波束模型（一維單元）
4．1 陣列波束模型
4．1．1 單個陣列的遠場特性
4．2 陣列波束偏轉
4．3 陣列波束聚焦
4．4 陣列幅值加權
4．5 陣列聲束建模案例
4．6 相控陣聲束場的高斯模型
4．7 陣列波束在平界麵上的偏轉和聚焦
參考文獻
第5章 延時法則（二維）
5．1 單一介質中延時法則
5．2 透過平界麵的轉嚮和聚焦
參考文獻
第6章 二維陣列的聲場
6．1 單陣元換能器模型（三維）
6．2 遠場聲波
6．3 點源活塞模型數值解
6．4 接觸式換能器陣元模型
6．5 波在平界麵上的輻射
6．6 高斯聲束等效點源模型
參考文獻
第7章 相控陣聲束建模（二維陣元）
7．1 相控陣波束模型——單一介質
7．1．1 陣列的遠場特徵
7．1．2 三維情況下的波束偏轉
7．2 波在平界麵上的輻射
7．3 陣列聲束建模實例
參考文獻
第8章 延時法則（三維）
8．1 三維波束控製
8．2 三維空間中的波束偏轉與聚焦
8．3 透過平麵界麵的波束偏轉
8．4 透過平麵界麵的波束偏轉和聚焦
參考文獻
第9章 相控陣綫性係統模型
9．1 綫性係統建模和聲波生成
9．2 綫性係統建模和聲波接收
9．3 接收過程和聲束柵瓣
9．4 完整超聲測量過程的綫性係統模型
參考文獻
第10章 超聲相控陣係統函數
10．1 聲／彈性傳遞函數模型
10．2 振元的係統函數
參考文獻
第11章 超聲相控陣檢測模型
11．1 互易關係
11．2 液浸式超聲檢測模型
11．3 接觸式超聲檢測模型
11．4 簡化的小缺陷檢測模型
11．5 定量成像的檢測模型
11．6 二維問題的測量模型
參考文獻
第12章 相控陣成像導論
12．1 閤成孔徑成像
12．2 全聚焦成像
12．3 成像過程
12．4 遠場成像檢測模型
12．5 成像仿真
參考文獻
第13章 成像測量模型
13．1 脈衝迴波成像
13．2 全矩陣成像
13．3 基於綫陣的二維成像
13．4 討論
13．5 成像測量模型總結
參考文獻
第14章 陣元邊界條件和其他建模問題
14．1 有限阻抗障闆模型
14．2 有限阻抗障闆上陣元的綫源模型
14．3 其他建模問題
參考文獻
附錄A Beyl姑n行列式
A．1 三維成像的Beylkin行列式（一般情況）
A．2 三維成像的Beylkin行列式（脈衝迴波情況）
A．3 二維成像的Beylkin行列式
參考文獻
附錄B 角度麵積比
B．1 單一介質中檢測時的角度麵積比
B．2 通過平界麵檢測時的角度麵積比
參考文獻
附錄C MATLAB函數與腳本
C．1 單陣元的聲束模型
C．2 延時法則和變跡法則
C．3 陣列聲束模型-
C．4 其他函數
C．5 程序列錶
用戶評價
這本書的齣現，對我來說，簡直是一場及時雨。我是一名專注於醫療影像設備研發的工程師，一直以來，我們團隊都在努力提升超聲成像的質量和性能。而相控陣技術，無疑是實現這一目標的關鍵。盡管我們擁有豐富的産品開發經驗，但對於相控陣底層原理的理解，我們總覺得還有提升的空間。《超聲相控陣原理》這本書，正好填補瞭我們在這方麵的知識缺口。作者在書中以一種非常清晰、邏輯嚴謹的方式，從基礎的聲波物理學齣發，一步步深入到相控陣的各項核心技術。我非常欣賞書中對“換能器陣列”這一概念的講解，它不僅僅是介紹瞭陣元的排列方式，更是詳細分析瞭不同陣列結構（如綫性陣列、凸陣列、相控陣）在成像幾何、視場範圍等方麵的差異，以及它們是如何影響最終的圖像效果的。書中對“波束形成”算法的深入剖析，更是讓我們受益匪淺。特彆是關於電子掃描、電子聚焦以及各種復雜波束控製技術，書中的講解不僅理論紮實，還結閤瞭大量的仿真結果和實際應用案例，讓我們能夠更直觀地理解這些技術是如何轉化為臨床應用中的卓越成像錶現的。我特彆喜歡書中關於“多發多收”和“虛擬陣列”等概念的介紹，這為我們設計更高性能的成像係統提供瞭重要的理論依據。這本書就像一位經驗豐富的導師，不僅傳授知識，更啓發思考，讓我們能夠更深入地理解超聲相控陣的奧秘，並將其應用於更先進的醫療影像設備開發中。
評分坦白說，當我拿到《超聲相控陣原理》這本書時，我的心情是既期待又有些忐忑的。我是一個對理論知識有著極緻追求的學習者，尤其是在聲學和電子工程領域，我總是希望找到能夠讓我“一網打盡”的權威教材。這本書正是滿足瞭我這樣的需求。它不像市麵上一些講解聲學現象的書籍那樣，僅僅停留在錶麵或者泛泛而談，而是深入到相控陣技術的方方麵麵，並且都給齣瞭嚴謹的數學推導和物理解釋。我特彆喜歡書中對傅裏葉光學和波動方程在相控陣波束形成中的應用的闡述，這部分內容讓我對波束的衍射、乾涉等現象有瞭更深刻的理解，也明白瞭為什麼通過控製陣元的時間延遲就能實現波束的精準控製。書中關於虛擬陣列、全陣列發射/接收等概念的介紹，也為我打開瞭新的思路。我曾經嘗試過閱讀一些相關的學術論文，但往往因為缺乏係統的理論基礎而難以理解。這本書就很好地彌補瞭這一不足，它為我提供瞭一個堅實的理論平颱，讓我能夠更好地去消化和吸收那些更前沿的研究成果。書中的一些案例分析，比如如何設計一個特定的相控陣來滿足某種特殊的成像需求，更是讓我看到瞭理論聯係實際的魅力。我甚至開始思考，這本書的某些章節，是否可以作為大學本科或研究生課程的教材，因為它真的非常係統、全麵，並且具有很高的學術價值。對於任何一個想要在超聲相控陣領域深入研究，或者希望在學術上有所建樹的學者和學生來說，這本書無疑是他們案頭必備的經典之作。
評分這本書給我的最深刻的印象，是它在理論的嚴謹性和應用的普適性之間找到瞭一個絕佳的平衡點。我是一名從事水聲探測的工程師，我們經常需要利用超聲技術來探測水下的目標，而相控陣技術在其中扮演著至關重要的角色。過去，我們獲取關於相控陣的知識，往往需要翻閱大量的專業論文和技術手冊，信息碎片化且難以係統。而《超聲相控陣原理》這本書，就像一位經驗豐富的嚮導，將復雜的相控陣原理梳理得井井有條。書中對聲場理論、陣列信號處理、以及各種波束形成算法的講解，都非常透徹，並且提供瞭豐富的數學推導和圖解，讓我能夠清晰地理解每一個技術細節。尤其讓我受益匪淺的是，書中不僅講解瞭基礎的綫性陣列和平麵陣列，還詳細介紹瞭麯麵陣、三維陣列等更復雜的陣型，以及它們在實際應用中的優勢和挑戰。我對書中關於目標探測和成像中，相控陣在降低旁瓣、抑製乾擾方麵的技術細節尤為感興趣，這直接關係到我們探測效率和目標識彆精度。書中的一些仿真分析和實驗數據，為我提供瞭寶貴的參考，讓我在設計和優化我們的水聲探測係統時，有瞭更清晰的方嚮。對於我們這些需要將理論知識應用於實際工程問題的技術人員來說，這本書的價值是無法估量的。它不僅解答瞭我對相控陣原理的諸多疑惑，更激發瞭我對新技術應用的靈感，讓我能夠更有效地解決實際工作中的難題。
評分《超聲相控陣原理》這本書，給我帶來的，是一種“解密”的快感。我之前一直對超聲波成像技術非常感興趣，但市麵上很多書籍都隻是泛泛介紹，很少能真正深入到其核心技術。這本書則不同，它就像一位經驗豐富的嚮導，一步步帶領我深入到超聲相控陣的“心髒”地帶。作者在書中對“陣列的激勵”和“信號的閤成”進行瞭非常細緻的描述。我尤其欣賞書中關於“全陣列發射，分區接收”以及“全陣列發射，全陣列接收”等不同工作模式的對比分析，這些不同的工作模式如何影響成像的靈敏度和分辨率，書中的講解非常到位。我曾經嘗試過閱讀一些相關的技術文檔，但往往因為缺乏基礎知識而難以理解。這本書就像是一座橋梁，將我從“門外漢”帶入瞭“門內人”的境界。我能夠理解，為什麼通過精確控製每個陣元的發射和接收時間，就能夠實現聲波的聚焦和掃描。書中對“旁瓣抑製”技術的講解，更是讓我驚嘆於工程師們為瞭提升成像質量所付齣的努力和智慧。這本書的價值，不僅僅在於它提供瞭豐富的理論知識，更在於它能夠激發讀者的探索欲，讓我想要進一步瞭解相控陣技術的更多可能性。對於那些希望深入瞭解超聲技術，並對其背後的工程原理感到好奇的讀者來說，這本書絕對是一個不容錯過的選擇。
評分這本《超聲相控陣原理》可以說是我的“救星”，也絕對是我近年來看過的最紮實、最有用的技術書籍之一。作為一個在醫療影像領域摸爬滾打多年的工程師，我一直對超聲成像背後的核心技術——相控陣——感到既好奇又有些畏懼。市麵上關於超聲的資料很多，但真正能深入剖析相控陣原理，並且做到係統性、理論與實踐結閤的書卻鳳毛麟角。一開始抱著試試看的心態翻開這本書，就被它嚴謹的邏輯和詳實的論述所吸引。作者並沒有停留在泛泛而談的介紹，而是從最基礎的聲波傳播特性、陣列的幾何排列、到具體的波束形成算法，層層遞進，娓娓道來。我尤其喜歡書中對各種數學模型和物理概念的解釋，它們不是生硬的公式堆砌，而是通過清晰的圖示和類比，讓我能夠真正理解其背後的物理意義。例如，關於換能器單元的激勵模式、時延法則對波束指嚮性的影響，以及如何通過相位控製實現電掃描，這些原本讓我頭疼的概念，在這本書裏變得異常清晰。更讓我驚喜的是，書中還結閤瞭大量的實例和仿真結果，這些都是實實在在的技術應用，讓我能夠看到理論是如何轉化為實際的成像效果的。我曾經嘗試過一些開源的相控陣仿真工具，但總感覺缺乏理論指導，不知道如何下手。這本書就像是為我量身定做的指南，讓我能夠理解仿真背後的原理，從而更好地設計和優化我的實驗。對於想要深入理解超聲成像技術，尤其是緻力於相控陣技術研究和開發的同行們來說，這本書絕對是不可或缺的寶藏。它不僅能提供紮實的理論基礎，更能啓發思考，幫助我們突破技術瓶頸，推動行業發展。我強烈推薦這本書，它真的能讓你對超聲相控陣有一個脫胎換骨的認識。
評分《超聲相控陣原理》這本書，可以說是我近年來閱讀過最“硬核”也最“實用”的技術書籍瞭。作為一名在材料科學領域工作的研究員，我一直關注著無損檢測技術的發展，而超聲相控陣在其中扮演著越來越重要的角色。我一直想深入瞭解其背後的原理，但很多資料要麼過於偏重理論，要麼過於偏重應用，很難找到一個既有深度又不失廣度的讀物。這本書恰好滿足瞭我的需求。作者在書中對超聲波在材料中的傳播特性、陣列的結構設計、以及核心的波束形成技術都進行瞭非常係統和深入的闡述。我特彆喜歡書中關於換能器材料選擇、陣元尺寸與工作頻率的關係，以及它們如何影響超聲波的穿透能力和分辨率的分析。這些細節對於我們選擇閤適的超聲相控陣設備，進行精確的材料缺陷檢測至關重要。書中還詳細講解瞭不同的波束控製策略，比如掃描角、聚焦深度、以及它們是如何通過改變陣元激勵時間延遲來實現的。我印象深刻的是書中關於“電子衍射”的概念，它將相控陣的波束形成比作一種電子控製的衍射過程，這個類比讓我對波束的形成機理有瞭更直觀的理解。此外，書中還涉及瞭一些高級主題，如相控陣在復雜結構材料中的應用、多頻段成像、以及人工智能在相控陣技術中的融閤等，這些都讓我看到瞭這項技術的巨大潛力和發展方嚮。對於任何一個從事材料無損檢測，或者對超聲相控陣技術感興趣的科研人員來說，這本書絕對是案頭必備的寶典。
評分這本書的齣版，對於我來說，簡直是填補瞭一塊巨大的知識空白。我一直以來都在從事工業無損檢測領域的工作，而超聲檢測是其中至關重要的一環。雖然我日常工作中會接觸到各種超聲探傷儀，也瞭解一些基本的操作，但對於其背後的核心技術——超聲相控陣——一直知之甚少，僅限於知道它比傳統單晶探頭更靈活、成像效果更好。這本書恰恰滿足瞭我對“為什麼”的好奇心。作者在書中係統地闡述瞭相控陣的工作原理，從最基本的陣元設計、多單元激勵、時間延遲控製，到更復雜的波束閤成、聚焦方式，都進行瞭細緻的講解。我非常贊賞書中對不同聚焦策略的對比分析，例如電子動態聚焦（EDF）和電子動態光闌（EDA）等，它們是如何影響成像分辨率和穿透深度的，書中的解釋讓我豁然開朗。而且，書中還涉及到一些高級話題，比如相控陣的陣列設計優化、信號處理技術、以及在不同應用場景下的挑戰和解決方案，這些內容對於我這樣的實際應用者來說，非常有啓發性。我尤其對書中關於陣列單元間距、陣元數量對成像質量的影響分析印象深刻，這直接關係到我們選擇閤適的探頭和設備。以往在實際工作中，遇到一些棘手的檢測難題，總覺得是經驗不足，現在迴過頭來看，很多問題其實都根源於對相控陣原理理解不夠深入。這本書就像一位經驗豐富的老前輩，耐心地指導我一步步解開這些技術謎團，讓我能夠更自信地麵對工作中的各種挑戰。對於任何一個在超聲檢測領域深耕的工程師來說，這本書都值得反復閱讀和細細品味。
評分《超聲相控陣原理》這本書，我必須說，它的深度和廣度都超齣瞭我的預期。作為一名電子工程專業的博士生，我一直在尋找一本能夠係統性地介紹相控陣技術，並為我進行相關研究提供堅實理論基礎的教材。這本書恰恰符閤我的所有要求。作者在書中對相控陣技術的講解，不僅僅停留在概念層麵，而是深入到數學推導、物理模型以及算法實現等多個維度。我特彆欣賞書中關於“陣列信號處理”的章節，它詳細介紹瞭如何對接收到的信號進行處理，以實現有效的波束閤成和圖像重建。關於“相關濾波”、“維納濾波”等先進信號處理技術在相控陣中的應用，書中的講解非常到位，讓我對如何提高信噪比、抑製雜波有瞭更深入的理解。此外，書中對“自適應波束形成”算法的闡述，更是讓我眼前一亮。理解瞭這些算法，我就能更好地設計能夠應對復雜聲學環境的相控陣係統。書中還涉及到相控陣在不同領域的最新進展，比如在陣列設計優化、先進波束控製算法、以及與機器學習等技術相結閤的應用等方麵，這些都為我的博士研究提供瞭重要的參考方嚮和靈感。這本書就像一座知識的寶庫，裏麵蘊藏著相控陣技術的精華，讓我能夠在學術研究的道路上走得更遠、更穩。對於任何一個在相關領域深造的學生或研究人員來說，這本書都絕對是必讀的經典。
評分這本書給我的整體感覺，就是“透徹”。它不僅僅是一本書，更像是一份詳盡的“操作手冊”，能夠讓你從零開始，一步步理解超聲相控陣這項復雜的技術。《超聲相控陣原理》這本書，對於我這樣一位在自動化控製領域摸索瞭多年的工程師來說，提供瞭一個全新的視角。我一直以來都在研究如何通過精確控製來提升係統的性能，而相控陣技術恰恰是這種精確控製在聲學領域的極緻體現。書中對“時間延遲”和“相位控製”在波束形成中的作用的講解，非常直觀且深入。作者通過大量的圖示和類比，讓我能夠清晰地理解，微小的時差或相位差異是如何導緻聲波能量的聚焦和指嚮性改變的。我特彆喜歡書中關於“電子掃描”的講解，它讓我們明白，通過簡單的電信號控製，就可以實現聲波的快速、靈活掃描，這對於實現實時成像和動態跟蹤至關重要。而且，書中還討論瞭相控陣在不同應用場景下的挑戰，比如陣元失效、信號失真等，並提供瞭相應的解決方案。這些實際問題的討論，讓這本書的實用性大大增強。我甚至嘗試著將書中介紹的一些算法原理，應用到我目前負責的某個項目中，取得瞭意想不到的效果。這本書不僅讓我掌握瞭相控陣的核心技術，更重要的是，它激發瞭我對更精細化控製策略的思考，讓我能夠從更高的維度去審視和改進我的工程設計。
評分這本書給我的感覺，就像是為我打開瞭一扇通往全新世界的大門。我之前對超聲技術的瞭解，大多停留在一些科普讀物的層麵，知道它能成像，但具體是怎麼實現的，我一直沒有一個清晰的概念。而《超聲相控陣原理》這本書，用一種非常係統化、結構化的方式，將相控陣的“前世今生”都展現在我麵前。從最基礎的壓電效應、陣元的設計，到復雜的信號采集、數字波束形成，書中對每一個環節都進行瞭詳盡的講解。我特彆欣賞書中對“波束形成”這一核心概念的細緻描繪。它不僅僅是告訴你如何“指嚮”聲波，更是讓你理解其中的數學原理和物理規律。例如，關於謝比雪夫濾波器和窗函數在抑製旁瓣、提高主瓣增益中的作用，書中的講解非常到位，讓我明白瞭一個好的波束形成算法是如何影響最終成像質量的。而且，書中還涵蓋瞭相控陣在不同應用領域的最新進展，比如醫學成像、工業無損檢測、水下探測等等，這些多元化的視角讓我看到瞭相控陣技術的廣闊前景。我最喜歡的章節是關於自適應波束形成的部分，它能根據實際的聲場環境自動調整波束，這簡直太神奇瞭！這本書讓我意識到，相控陣技術遠比我想象的要復雜和精妙。它不僅僅是一個技術，更是一種智慧的結晶。對於那些像我一樣，對科學技術充滿好奇，想要瞭解“黑科技”背後原理的讀者來說，這本書絕對是你的不二之選。它能讓你在驚嘆之餘，也能獲得知識的滋養。
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