Field_II是丹麦超声专家J. A. Jensen等利用声学原理设计的一个超声系统。它可以仿真超声探头所形成的声场和超声图像等。虽然其在Matlab上进行仿真，但是它的建模计算主要采用封装的C语言来实现，这部分代码并没有开源，matlab代码只是用来配置参数和调用函数。用户手册只是对命令流进行简要介绍，缺少必要的解释或案例，加之网上的教程很少，因此该软件对我个人而言简直是晦涩难懂。本贴结合了网上零星的案例、本人购买的教程以及自己的学习心得，一是为了记录自己的学习过程，二是为了分享交流和讨论。如果把官网的用户手册比作是心法，希望本贴能够成为你学习超声仿真的招式，祝你在超声领域有所成就。

0.参数配置

       首先是所有仿真模拟的第一步，对参数进行配置。

1 设置发射孔径

       在Field II中，有关换能器的命令通常是以xdc_开头，这里使用xdc_linear_array命令创建一个线阵换能器。其中的focus参数一直令我费解，暂时按下不表，有理解的同学欢迎不吝赐教，谢谢。

接下来，将对不同参数下的换能器阵列进行配置和绘图显示，以期能够直观的理解发射孔径的创建。

1.1 单一阵元换能器

        定义单一阵元换能器，阵元个数为1，x和y方向上的子阵个数也设置为1：N_elements = 1, N_sub_x=1; N_sub_y=1。

        用show_xdc命令绘制换能器，结果如图所示。

需要注意的是，N_sub_x和N_sub_y是对阵元的进一步细分，使计算结果更加精确，并不影响仿真计算的结果。如图4，按照N_sub_x=10，N_sub_y=10进行设置。

1.2 创建阵列换能器

在这里，使用xdc_focus_array指令创建聚焦换能器阵列，命令的用户手册说明如图5所示，阵列换能器的部分参数可以参考图6，代码如下：

其中，Rfocus参数定义了换能器的曲率半径，同样用show_xdc命令绘制创建的换能器，如图7所示。

2 设置换能器的激励和脉冲响应

在定义好发射孔径之后，接下来使用xdc_excitation()函数设置发射孔径的激励脉冲Excitation，代码如下：

之后，使用xdc_impulse()函数设置换能器发射孔径的脉冲响应Transducer impulse response

注意，这里设置的是发射孔径的激励脉冲和发射孔径的脉冲响应，而二者的卷积是我们要计算和得到的空间脉冲响应Spatial impulse response，不知道我理解的对不对。绘制激励脉冲和脉冲响应如图8所示。

3 计算并绘制发射声场强度

Field II可以计算空间中某点、某线以及某平面上的空间脉冲响应和声场强度。使用的是calc_h和calc_hp函数，如图10和11所示。

这里以聚焦阵列换能器为例，对其发射声场的声场强度进行绘制显示计算结果。

3.1 空间某点计算结果

绘制空间中（0，0，60mm）处的空间脉冲响应和声压，那么用到的代码如下：

3.2 空间某线上的计算结果

选择(-20,0,60)mm到(20,0,60)mm处选择101个测量点形成一条线，计算聚焦换能器阵列在60mm深度处的空间脉冲响应和声场强度。代码如下：

比较图13和图15我们可以发现，声场强度都是时间的函数，其实这很好理解，因为声波是从孔径向外传播的，因此在空间中的某点或某线的声强，是从无到有的，当声波还未传播至此则声强为0，随着时间的推移，声波也慢慢传播过来了。细心的朋友可能会发现，无论是点还是线的声场强度hp的时间轴都不是从0开始的，而是从start_time开始的，并且记录到的声场强度的持续时间也是有限的，这其实就会带来一些问题，比如无法绘制在整个计算空间中声场强度随时间的变化。

3.3 平面上的场强

计算xz切面方向上的声场强度，其中x的变化范围为-15mm至15mm，z的变化范围为5mm至150mm。照葫芦画瓢，平面中的声场强度也比较好计算，代码如下：

其实计算平面场强并不难，当时困扰我的并不是计算，而是声场的绘制，一直得不到跟网上案例一致的结果，纠结了很久，后来发现其实我的计算没有问题，主要是绘制的方式不得其法，有两个要点：1是归一化，2是将声强用对数表示。图16得到的是归一化的计算结果，图17是每个深度点归一化的计算结果。

在这里再啰嗦几句，不同于点和线的声场强度的展示方式，平面声场强度里并没有时间轴，我个人推测对于发射声场更关注的是声场分布，而不是声场的变化。因此真实的场强，应该是随时间在空间中移动变化的。