基于时间反转声波聚焦成像的MATLAB动态仿真系统

资 源 简 介

本项目使用MATLAB实现声波时间反转聚焦的动态仿真，支持二维/三维介质建模与参数设定。通过波动方程求解波场传播，逆向重构聚焦过程，直观展示声波从扩散到汇聚的成像效果。

详 情 说 明

基于时间反转的声波聚焦成像动态仿真系统

项目介绍

本项目是一个利用时间反转原理模拟声波在复杂介质中传播与聚焦过程的仿真系统。系统通过数值求解波动方程，模拟声波在自定义介质环境中的传播行为，并应用时间反转算法逆向重构波场，动态展示声波从初始扩散到最终精准聚焦的全过程。该系统适用于声学聚焦、无损检测、医学超声成像等领域的算法验证和教学演示。

功能特性

• 多维介质建模：支持二维/三维复杂介质环境构建，可自定义声速分布
• 灵活声源配置：多种激励信号类型（高斯脉冲、正弦波等）可选，参数可调
• 波动方程求解：采用有限差分法数值求解波动方程，精确模拟波传播
• 时间反转聚焦：实现波场的时间反转重构，展示反向聚焦效应
• 动态可视化：实时显示声场能量分布演变过程，生成传播动画
• 聚焦性能分析：提供聚焦增益、空间分辨率等量化指标分析
• 交互式界面：GUI控制面板支持参数实时调整和结果可视化

使用方法

1. 参数配置：设置介质声速分布、源信号特性、传感器阵列位置等参数
2. 正向仿真：运行正向波传播模拟，记录全波场数据
3. 时间反转：提取传感器信号并进行时间反转处理
4. 反向重构：执行反向传播仿真，实现波场聚焦
5. 结果分析：查看动态波场图、聚焦曲线和性能指标
6. 数据导出：保存动画序列和分析结果

系统要求

• 操作系统：Windows/Linux/macOS
• 软件环境：MATLAB R2018b及以上版本
• 内存需求：≥8GB RAM（三维仿真推荐≥16GB）
• 存储空间：≥1GB可用磁盘空间

文件说明

主程序文件整合了系统的核心功能，包括介质模型初始化、波动方程数值求解算法的实现、时间反转处理流程的执行、动态波场可视化界面的生成以及聚焦性能分析模块的调用。该文件负责协调各功能模块的顺序执行，处理用户输入的参数配置，并最终输出仿真结果和分析数据。