[发明专利]一种三维宽带能量聚焦装置

说明书

本发明公开了一种三维宽带能量聚焦装置，包含多个闭口单元、多个开口单元。每个闭口单元包含多个间距排列的闭口元件，使每个闭口单元呈圆环形；每个开口元件包含多个间距排列的开口元件，使每个开口单元呈圆环形。从圆心沿径向方向，开口单元、闭口单元间距交替排列，形成三维宽带线能量聚焦装置。从圆心沿径向方向，两个闭口单元、一个开口单元、四个闭口单元、一个开口单元、两个闭口单元间距排列，形成三维宽带点能量聚焦装置。本发明仅采用两种元件的不同组合，通过不同元件在圆周方向的紧密分布，能够将反射声波聚焦到三维空间的制定位置处，实现制备三维宽带能力聚焦装置，能够大大简化现有的复杂结构。

技术领域

本发明涉及声学器件领域，具体涉及一种三维宽带能量聚焦装置。

背景技术

声学聚焦技术可以将声能聚集到焦点，实现焦点处的声压幅度、质点振动速度幅度和声功率达到最大值。声学聚焦技术广泛应用在声学颗粒悬浮或迁移、声学显示设备、医学超声检测和超声手术等领域。目前传统的声聚焦装置通常利用环形阵列布置的多个电声换能器单元实现电信号和声信号的转变进而根据环形构造产生声学聚焦效果，或者利用声学透镜达到对平面声束聚焦的目的。

声学聚焦在超声医疗中有潜在应用，而传统的声学聚焦结构复杂，制造、维护成本，则在超声医疗中使用声学聚焦技术时需要高额的费用以及复杂的声学聚焦结构。

发明内容

本发明的目的在于为了解决现有技术中声学聚焦结构复杂等问题的出现；提供一种三维宽带能量聚焦装置。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种三维宽带能量聚焦装置，其特点是，所述装置包含：多个闭口单元、多个开口单元；

其中，每个所述闭口单元包含间距排列的多个闭口元件，使每个所述闭口单元呈圆环形；每个所述开口元件包含多个间距排列的开口元件，使每个所述开口单元呈圆环形；

所述多个闭口单元与所述多个开口单元呈同心圆式间距排列。

优选地，每个所述开口元件为圆形波导管，所述开口元件的波导宽度d₁<f/2c；其中，f为所述三维宽带能量聚焦装置的工作频率，c为空气中声速。

优选地，每个所述闭口元件为将圆形波导管的开口封闭后形成的元件；

所述闭口元件的波导宽度d₂<f/2c；其中，f为所述三维宽带能量聚焦装置的工作频率，c为空气中声速。

优选地，所述三维宽带能量聚焦装置用于传播0阶平面声波。

优选地，沿任一条直线的相邻所述开口元件与所述闭口元件到焦点之间的距离为：

l_i-l_j＝0.5λ(i＝1,2,……，j＝1,2,……)；

其中，l_i为该条直线上第i个开口元件到焦点的距离，l_j为第j个闭口元件到所述焦点的距离，所述第i个开口元件与所述第j个闭口元件相邻，λ为入射声波的波长。

并且，

其中，fl和r_i分别为焦距和所述第i个开口元件距离圆心的长度；

并且，

其中，r_j为所述第j个闭口元件距离所述圆心的长度。

优选地，从所述圆心沿径向方向，所述开口单元、所述闭口单元间距交替排列，形成三维宽带线能量聚焦装置。

优选地，所述三维宽带线能量聚焦装置包含至少四个所述开口单元、至少四个所述闭口单元间距交替排列。