Remote visualization of the velocity distribution on vibrating structures using the wave field analysis

• Autorzy: Lewin P. A. , Berger A. W. , Vecchio C. J. , Schafer M. E.

Warianty tytułu

PL

Zdalna wizualizacja rozkładu prędkości na drgających strukturach, z wykorzystaniem analizy pola fali

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Knowledge of vibrating pattern characteristics is of interest in many applications, including minimization of noise generation in different media and design and optimization of piezoelectric transducers used in diagnostic ultrasound imaging. A field expansion technique developed for analyzing the acoustic fields and vibrating structures is presented. The technique is based on the angular spectrum method of wave-field analysis, and is applicable to both continuous (CW) and wideband pulsed waves, and allows the effects of acoustic parameters such as absorption, dispersion, refraction, and phase distortion to be accounted for. Examples of remotely reconstructed surface velocity distributions of complex acoustic radiators are presented and the potential applications of the technique developed in the analysis of fields radiated by sources with arbitrary geometries, including arrays are also pointed out.

PL

Wiedza o charakterystyce wzorów drgań znajduje się w obrębie zainteresowania wielu aplikacji, włączając w to minimalizację generacji hałasu w różnych środowiskach oraz projektowanie i optymalizację przetworników piezoelektrycznych używanych do obrazowania w diagnostyce ultradźwiękowej. Zaprezentowano obszar rozwijającej się techniki do analizy pola akustycznego i drgających obiektów. Technika ta bazuje na metodzie spektralnej analizy pola fali za pomocą obciętych szeregów Fouriera i jest stosowana zarówno do ciągłych, jak i szerokopasmowych fal impulsowych, pozwalając na wyliczenie parametrów akustycznych takich, jak pochłanianie, rozpraszanie, załamanie i zniekształcenie fazy. Wyszczególniono również przykłady zdalnie zrekonstruowanych rozkładów pól prędkości złożonych promienników akustycznych oraz potencjalne możliwości zastosowań rozwijanej techniki w analizie pól promieniujących ze źródeł o określonej geometrii; włączając struktury macierzowe.

Słowa kluczowe

EN

angular spectrum; nonlinear acoustic propagation; acoustic sources

PL

analiza spektralna; nieliniowa propagacja akustyczna; źródło akustyczne

• Wydawca: AGH University of Science and Technology Press
• Czasopismo: Mechanics / AGH University of Science and Technology
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 26, no. 2
• Strony: 55--59
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Lewin P. A.

autor

Berger A. W.

autor

Vecchio C. J.

autor

Schafer M. E.

• School of Biomedical Engineering and Electrical and Computer Engineering, Drexel University Philadelphia, PA 19104, USA,

Bibliografia

• [1] Stepanishen P.R., Benjamin K.C.: Forward and backward projection of acoustic fields using FFT methods. J. Acoust. Soc. Am., 71, 1982, 803-811
• [2] Schafer M.E., Lewin P.A.: Transducer characterization using the angular spectrum Method. J. Acoust. Soc. Am., 85 (5), 1989, 2202-2214
• [3] Goodman J.W.: Introduction to Fourier Optics. New York, McGraw-Hill 1968
• [4] Higgins F.P., Norton S.J., Linzer M.: Optical interferometric visualization an computerized reconstruction of ultrasonic fields. J. Acoust. Soc. Am., 68, 1980, 1169-1176
• [5] Starritt H.C., Perkins M.A., Duck F.A., Humphrey V.R: Evidence for ultrasonic finite-amplitude distortion in muscle using medical equipment. J. Acoust. Soc. Am., 77 (1), 1985, 302-306
• [6] Bacon D.R., Carstensen E.L.: Increased Heating by diagnostic ultrasound due to nonlinear propagation. J. Acoust. Soc. Am., 88 (1), 1990, 26-34
• [7] Zeqiri B.: Errors in attenuation measurements due to nonlinear propagation effects. J. Acoust. Soc. Am., 91 (5), 1992, 2585-2593
• [8] Blackstock D.T.: Thermoviscous Attenuation of Plane, Periodic, Finite Amplitude Sound Waves. J. Acoust. Soc. Am., 36, 1964, 534-542
• [9] Korpel A.: Frequency approach to nonlinear dispersive waves. J. Acoust. Soc. Am., 67 (6), 1980, 1954-1958
• [10] Trivett D.H., Van Buren A.L.: Propagation of plane, cylindrical, and spherical finite amplitude waves. J. Acoust. Soc. Am., 69 (4), 1981, 943-949
• [11] Haran M.E., Cook B.D.: Distortion of Finite Amplitude Ultrasound in Lossy Media. J. Acoust. Soc. Am., 73, 1983, 774-779
• [12] Vecchio C.J.: Finite amplitude acoustic propagation modeling using the extended angular spectrum method. Ph.D. Thesis, Drexel University, 1992
• [13] Vecchio C.J., Lewin P.A.: Finite amplitude propagation modeling using the extended angular spectrum method. J. Acoust. Soc. Am., 95 (5), 1994, 2399-2408
• [14] Vecchio C.J., Lewin P.A.: Prediction of ultrasonic field propagation through layered media using the extended angular spectrum method. Ultrasound in Medicine and Biology, vol. 20 (7), 1994, 611-622
• [15] Radulescu E.G., Wojcik J., Lewin P.A., Nowicki A.: Nonlinear Propagation model for ultrasound hydrophones calibration in the frequency range up to 100 MHz. Ultrasonics, 41, 2003, 231-245
• [16] Beyer R.T.: Nonlinear Acoustics. US G.P.O, Washington, D.C., 1977, 95-109
• [17] Lewin P.A.: Miniature piezoelectric polymer ultrasonic hydrophone probes. Ultrasonics, 19, 1981, 213-216
• [18] Baker A.C.: Nonlinear pressure field due to focused circular apertures. J. Acoust. Soc. Am., 91, 1992, 713-717
• [19] Christopher P.T., Parker K.J.: New approaches to nonlinear diffractive field Propagation. J. Acoust. Soc. Am., 90, 1991, 488-499
• [20] Kinsler L.E., Frey A.R.: Fundamentals of Acoustics. Third Edition, (John Wiley & Sons, New York), 1982, 110-152
• [21] Muir T.G., Cartensen E.L.: Demonstration of nonlinear acoustic effects at biomedical frequencies and intensities. Utrasound in Medicine and Biology, vol. 6, 1980, 359-368