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龙图腾网获悉天津大学申请的专利用于气液两相流持率测量的超声相控阵列传感器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：CN116341133B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-24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：202310165799.9，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权用于气液两相流持率测量的超声相控阵列传感器设计方法是由金宁德;张嘉晨;任卫凯;任英玉;代润松设计研发完成，并于2023-02-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本用于气液两相流持率测量的超声相控阵列传感器设计方法在说明书摘要公布了：本发明涉及一种用于气液两相流持率测量的超声相控阵列传感器设计方法，所述超声相控阵列传感器为扇形扫描式圆环超声相控阵列传感器，包括下列步骤：建立由全部阵元的声场叠加构筑成圆弧超声阵列声场；经过延时调控后全部阵元激发的声波在到达预设聚焦点处时均处于波峰状态从而使该处能量在声场内最高，使得圆弧超声阵列具有偏转与聚焦的扫描式测量能力，并得到经过延时调控的圆弧相控阵声波归一化远场解；对实际管径进行多角度多参数最优化设计；得到综合考虑满足各项优化指标的阵元物理参数并得到相应的阵元延时扫描的远场解及声场分布图。本发明同时提供经过上述优化设计方法获得的扇形扫描式圆环超声相控阵列传感器。

本发明授权用于气液两相流持率测量的超声相控阵列传感器设计方法在权利要求书中公布了：1.一种用于气液两相流持率测量的超声相控阵列传感器设计方法，所述超声相控阵列传感器为扇形扫描式圆环超声相控阵列传感器，包括下列步骤： 1根据实际管道形状与尺寸，通过阵元数量、阵元固有频率、阵元孔径物理参数建立扇形扫描圆弧超声阵列声场计算模型，对扇形扫描圆弧超声阵列阵元进行分割得到多个微小点源，将每个微小点源以角度与曲率半径参数表示位置后，根据惠更斯原理将每个微小点源在空间中激发的声场进行叠加得到单个阵元的声场，由全部阵元的声场叠加构筑成圆弧超声阵列声场； 2经过延时调控后全部阵元激发的声波在到达预设聚焦点处时均处于波峰状态从而使该处能量在声场内最高，使得圆弧超声阵列具有偏转与聚焦的扫描式测量能力，并得到经过延时调控的圆弧相控阵声波归一化远场解： 其中，P为声场强度，ρ为介质密度，c为介质中声波波速，v0为换能器起振速度，M为阵元数量，i为虚数单位，k为波数，Δtm为第m阵元发射延时，m＝1,2,…，M，Δs为阵元切割后点源长度，N为阵元切割后点源数量，rmn，Θmn分别为阵元m上的某点源n与声场中某点之间的距离，以及声场中某点到阵元m上的任意点源n与到该阵元形心m的夹角，n＝1,2,…，N；其中，随着阵元形心位置变化，包括三个几何参数发生改变：阵元上的某点源与声场中一点之间的距离；声场中任意一点到某阵元上的任意点源与到该阵元形心的夹角；以及各个阵元的相对延时时间，此三者则决定每个阵元在每个状态下的延时时间表，即：各阵元m到预设聚焦点距离rm与当前预设聚焦点最近阵元到该点距离的几何声程差minrm与波速c之比： Δtm＝Δrmc＝rm-minrmc 通过延时时间表预设每个阵元的延时时间使得全部阵元激发的声波在到达预设聚焦点处时均处于波峰状态从而使该处能量在声场内最高； 3采用前述步骤所得的圆弧相控阵声波归一化远场解作为物理场仿真分析的基础，对实际管径进行多角度多参数最优化设计，包括发射探头数量、发射探头固有频率、发射探头孔径尺寸和实际偏转角度，所述发射探头孔径尺寸包括阵元实际尺寸与阵元间距；优化指标包括：焦距F、发射阵列半径a与声波波长λ是否满足近场条件：a2λ＜F≤20mm，是否聚焦后在接收端处声场能量足够强以及实现声场偏转时在测量区域内是否不出现旁瓣；若出现不满足上述优化指标，则调整阵元物理参数根据步骤2中所得归一化远场解绘制声场直到理想的声场状态； 4得到综合考虑满足各项优化指标的阵元物理参数并得到相应的阵元延时扫描的远场解及声场分布图。

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