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龙图腾网获悉中北大学申请的专利优化空气耦合超声传感器的仿真设计方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN117131829B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202310962709.9，技术领域涉及：G06F30/367；该发明授权优化空气耦合超声传感器的仿真设计方法是由周进节;崔亚敏;沈兴全设计研发完成，并于2023-08-02向国家知识产权局提交的专利申请。

本优化空气耦合超声传感器的仿真设计方法在说明书摘要公布了：本发明涉及空气耦合超声传感器技术领域，具体为优化空气耦合超声传感器的仿真设计方法。为了解决传统的空气耦合超声传感器的优化设计方法存在制备成本高以及耗时较长的问题，故提供了一种新的优化空气耦合超声传感器的仿真设计方法，包括如下步骤：1建立不同压电复合材料的Leach等效电路模型并进行仿真优化得出最优的压电复合材料；2在最优的压电复合材料对应的等效电路模型的基础上建立第一匹配层的无损传输线模型并进行仿真分析得出最优的第一匹配层；3在最优的第一匹配层对应的电路模型的基础上建立第二匹配层的无损传输线模型并进行仿真分析得出最优的第二匹配层。该设计方法成本低且耗时短。

本发明授权优化空气耦合超声传感器的仿真设计方法在权利要求书中公布了：1.优化空气耦合超声传感器的仿真设计方法，其特征在于，包括如下步骤： 1压电复合材料的优化：a、依据所用的不同的压电复合材料获得建立对应的Leach等效电路模型中使用的参数即空气耦合传感器的中心频率f、静态电容C0、压电常数h、传输线电感L、传输线电容C、传输线电阻R，空气耦合传感器的中心频率静态电容压电常数传输线电感L＝Aρ，传输线电容传输线电阻R＝Lwtanδm，其中，d为已知的压电复合材料的厚度，c为已知的压电复合材料的声速，εS为已知的相对钳位介电常数，A为已知的压电复合材料在垂直于声波传播方向上的截面积，h为已知的压电常数，e33为已知的短路弹性常数，ρ为已知的压电复合材料的密度，w为已知的压电复合材料的角频率，tanδm＝1Qe且被称为介电损耗因数，Qe为已知的电质量因数；b、根据上述参数分别建立不同压电复合材料的Leach等效电路模型，从而形成不同的第一等效电路模型；c、对建立的不同的第一等效电路模型进行仿真分析，其信号幅值最大的第一等效电路模型对应的压电复合材料即为最优的压电复合材料； 2第一匹配层的优化：a、依据所用的不同的第一匹配层获得建立对应的无损传输线模型使用的参数即第一无损传输线信号频率f1、第一归一化长度Nl1、第一阻抗Z1，依据无损传输线理论确定第一无损传输线信号频率第一归一化长度第一阻抗Z1＝ρ1c1s1，其中，c1为已知的第一匹配层的声速，l1为已知的第一匹配层的厚度，LEN1为已知的第一匹配层传输线的长度，ρ1为已知的第一匹配层材料的密度，s1为已知的第一匹配层在垂直于声波传播方向上的截面面积；b、根据上述参数在最优的压电复合材料对应的第一等效电路模型的基础上建立第一匹配层的无损传输线模型，形成第二等效电路模型；c、对建立的第二等效电路模型进行仿真分析，其信号幅值最大的第二等效电路模型对应的第一匹配层即为最优的第一匹配层； 3第二匹配层的优化：a、依据所用的不同的第二匹配层获得建立对应的无损传输线模型使用的参数即第二无损传输线信号频率f2、第二归一化长度Nl2、第二阻抗Z2，依据无损传输线理论确定第二无损传输线信号频率第二归一化长度第二阻抗Z2＝ρ2c2s2，其中，c2为第二匹配层的声速，l2为第二匹配层的厚度，LEN2为第二匹配层传输线的长度，ρ2为第二匹配层材料的密度，s2为第二匹配层在垂直于声波传播方向上的截面面积；b、根据上述参数在最优的第一匹配层对应的第二等效电路模型的基础上建立第二匹配层的无损传输线模型，从而形成第三等效电路模型；c、对建立的第三等效电路模型进行仿真分析，其信号幅值最大的第三等效电路模型对应的第二匹配层即为最优的第二匹配层，从而完成优化空气耦合超声传感器的仿真设计。

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