景 妮，杨 录，张艳花

（中北大学信息与通信工程学院，电子测试技术国家重点实验室，山西太原 030051）

科学计算可视化（VISC），即运用计算机图形学和图像处理技术，将科学计算过程中产生的数据及计算结果转化成图形和图像显示出来进行交互式处理的理论、方法、技术，直观的图形图像更有利于人们对于抽象数据的理解和分析。超声场的分布关系到超声成像，超声检测等多个工程实际问题，目前在这一方面的研究很多但要准确地模拟换能器发射超声波声场比较困难，超声场的三维模拟及可视化也比较困难，有待进一步的深入研究。本文利用MATLAB强大的图形可视化功能对超声场进行三维模拟可视化，能够很方便地进行交互控制和管理研究超声换能器发射声场的分布特征，掌握各变量，以及换能器各参数对声场产生的影响。

1 圆形活塞超声换能器声场的数学模型及三维图形的建立

我们要将一种物理现象（尤其是看不到、摸不到的物理现象如超声声场），通过科学计算可视化将其变成一种直观的、易于人们理解的图形图像形式通常有以下几个步骤，首先要建立一个物理模型（物理定律），然后将其转化成数学模型（数学表达式），再通过数学模型提出计算模型送入计算机计算（计算机的模拟），模拟结果数据经可视化处理转换成可视图形或图像信息，提供给人们作分析和研究。本文即按照以上步骤分别对处于标准大气压强中圆形活塞换能器的中心轴线上声压、轴向声场、声轴横截面声场进行数学建模并用MATLAB对其进行可视化模拟。……