指向性文献
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阵的指向性是指其发射响应(电压响应或功率响应)或接收响应(声压灵敏度或功率灵敏度)的幅值随方位角变化的一种特性。
通常，它在某个参考方向上有一个极大值。
根据声场理论，发射阵响应的指向性的形成是由于其各部分发射的声波在自由场远场区中干涉叠加的结果；接受阵响应的指向性的形成是由于接收阵处于待测声场的远场区，到达接受阵表面上的声波产生的总作用力是各子波干涉叠加的结果。
阵的指向性(directivity)是其在远场中的一种属性。
对发射阵而言，各部分发射的声波经过“等效无限远”距离到达远场区(称为夫琅禾费区)的声线可近似看作一束平行线。
因此，在观察点上各声波以同频率、不同振幅、不同相位干涉叠加，总声压(或振速)的幅值是平行声线在空间方位的函数。
如果把接受器放在发射器的近场区(称为菲涅耳区)来观察，则形成一种比较复杂的干涉图(称为菲涅耳衍射区)，从这种图上看不出明显的指向性。
图2.1 表示当a/λ=2.5 时圆形活塞换能器辐射的声场，其中a 为活塞半径，λ为工作波长，r 为观察点到活塞中心的距离。
由此可见，发射阵形成指向性的条件是在发射空间的远场区。
对于接受器，仅当它处于待测信号源(即声源)“等效无限远”处时，照射到接受器表面上的声波才可近似看作一束平行声线，这时，在接受器表面上各条声线干涉叠加产生的总作用力是平行声线在空间方位的函数，因而，它的开路输出电压也将随入射声线的入射角变化。
由此可见，接受阵呈现指向性的条件是在待测声源的远场区。
图 2.1 圆形活塞换能器(a/λ=2.5)辐射声场的分布
入阵中各阵元的电声换能器都是互易换能器，根据换能器及声场的互异性，可以证明：一个阵的发射指向性和接受指向性图是相同的。
因此对于互易换能器或其组成的阵，只需分析其中一种指向性就可以了。
而对非互易换能器，则需分别处理。
阵指向性函数表达式的假设条件为：
(a) r >>l2/λ，r为阵的声中心到观察点的距离，l 为阵的最大尺度，λ为工作波长。
上述不等式是远场条件。
因指向性函数定义在远场区，这样到达观察点(或接受阵)的声波可看作相互平行的声线(当射线声学适用条件满足时)。
(b) r >>l。
这样，各阵元发射的声波可近似看作有相同的波阵面扩展损失。
(c)组成阵的各阵元在排列上对声波互不遮拦。
(d)不考虑阵元互辐射效应。
不确定结论：
主波束的指向性主要与整个超声波换能器阵列的尺寸大小有关，而几乎不受阵元面积、阵元间距和阵元数目的影响；
对于旁瓣，增大整个超声波换能器阵列尺寸、增大阵元面积、缩小阵元间距都能有效抑制旁瓣幅值。
实际上增大单个换能器面积或者缩小阵元间距都相当于增加了单位阵列面积内的有效振动面积，它们只会有效抑制旁瓣幅值，基本不影响主波束。
在实际应用中，换能器阵列的尺寸一旦确定，就基本决定了主波束的指向性；而要减小旁瓣幅值，可以通过增加单位阵列面积内的有效振动面积方法实现。
探测深度：仪器正常显示下所观测到回波目标的最大深度，该值越大，越能在生物体更大范围内进行检查。
其影响因素有换能器灵敏度、发射功率、接收放大器增益、工作频率等。
探头频率越低，探测深度越大。
反之，频率越高，探测深度越小。
轴向分辨率：沿声束轴线方向，图像显示中能够分辨两个回波目标的最小距离，该值越小，其纵向界面的层理越清晰。
侧向分辨力：垂直于声束轴线方向，图像显示中能够分辨两个回波目标的最小距离，该值越小，其横向界面的层理越清晰。
其影响因素有声束宽度、系统动态范围。
通常使用压电陶瓷时，应使晶片宽厚之比w/r为0．35～0．65，以抑制宽度w产生的振动。
换言之，这样可得到只取决于厚度T的纯厚度方向的纵向振动。
在医学超声中也只应用厚度方向的振动。
若w/r不在上述范围内，须将晶片再作细分。
理论上来讲，小面积阵元可以有效减少栅瓣、降低旁瓣。
但是，小面积阵元容易引起不同振动模式从而降低能量利用率，难以保证单一频率发射。
同时，小面积会明显增加阵元数量，这将大大增加控制电路的复杂性和不稳定性。
大面积阵元不容易受交互干扰的影响，但阵元面积的增加会显著增加旁瓣幅度和栅瓣数量，且会影响阵元之间的有效相干。
阵元数量和间距的选择需从对灵敏度要求、减少栅瓣和系统的复杂性等几方面综合考虑，在不产生有害旁瓣的情况下，增加阵元间距可以改善波束的指向性，但大量阵元数目和较大阵元间距会降低阵的灵敏度，同时大大增加控制电路的复杂性。
所以，对于小孔径探头，阵元数目可以略微增加，但对于大孔径探头的设计必须多方兼顾。
为了改善图像分辨力，必须降低阵列换能器波束的旁瓣。
在发射和接收过程中，可以通过对不同的阵元通道设置不同的增益(即幅度加权)来进行幅度变迹处理。
一般设计时从中心阵元到周边阵元权系数逐渐减小，即幅度呈凸形分布，可以突出主瓣而抑制旁瓣，波束指向性较好。
对比得出：a阵列宽度，L阵列长度
L和a越大，则主瓣宽度越小，栅瓣越小，栅瓣数量增多。
a一定时，L越大则指向性越好。
L一定时，a越大则栅瓣越小，主瓣宽度变小。
