Из Википедии, свободной энциклопедии
  (Перенаправлен из углового спектра )
Перейти к навигации Перейти к поиску

Метод углового спектра - это метод моделирования распространения волнового поля. Этот метод включает расширение сложного волнового поля до суммы бесконечного числа плоских волн . Его математические корни лежат в области оптики Фурье [1] [2] [3], но он широко применяется в области ультразвука . Этот метод позволяет прогнозировать распределение поля акустического давления по плоскости, основываясь на знании распределения поля давления в параллельной плоскости. Возможны прогнозы как в прямом, так и в обратном направлениях распространения. [4]

Моделирование дифракции непрерывного (непрерывного) монохроматического (одночастотного) поля включает следующие этапы:

  1. Отбор комплексных (реальных и мнимых) компонентов поля давления по сетке точек, лежащих в плоскости поперечного сечения внутри поля.
  2. Использование 2D- БПФ (двумерного преобразования Фурье ) контура поля давления - это разложит поле на двумерный «угловой спектр» составляющих плоских волн, каждая из которых движется в уникальном направлении.
  3. Умножение каждой точки в 2D-FFT на член распространения, который учитывает изменение фазы, которое каждая плоская волна будет претерпевать на своем пути к плоскости предсказания.
  4. Использование 2D-IFFT (двумерное обратное преобразование Фурье ) результирующего набора данных для получения контура поля на плоскости прогнозирования.

В дополнение к предсказанию эффектов дифракции [5] [6] модель была расширена для применения к немонохроматическим случаям (акустические импульсы) и для включения эффектов затухания, преломления и дисперсии. Некоторые исследователи также расширили модель, включив в нее нелинейные эффекты распространения звука конечной амплитуды (распространение звука в тех случаях, когда скорость звука не постоянна, а зависит от мгновенного акустического давления). [7] [8] [9] [10] [11]

Прогнозы обратного распространения могут использоваться для анализа характера колебаний поверхности акустических излучателей, таких как ультразвуковые преобразователи . [12] Прямое распространение можно использовать для прогнозирования влияния неоднородной нелинейной среды на характеристики акустического преобразователя. [13]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Цифровая обработка изображений , 2-е издание 1982 г., Азриэль Розенфельд, Авинаш К. Как, ISBN  0-12-597302-0 , Academic Press, Inc.
  2. ^ Линейные системы, преобразования Фурье и оптика (серия Уайли в чистой и прикладной оптике) Джек Д. Гаскилл
  3. ^ Введение в оптику Фурье , Джозеф В. Гудман.
  4. ^ Подход углового спектра , Роберт Дж. Макгоф
  5. ^ Waag, RC; Кэмпбелл, JA; Ridder, J .; Месдаг, PR (1985). «Поперечные измерения и экстраполяции ультразвуковых полей». Транзакции IEEE по акустике и ультразвуку . Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике (IEEE). 32 (1): 26–35. Bibcode : 1985ITSU ... 32 ... 26W . DOI : 10,1109 / т-su.1985.31566 . ISSN 0018-9537 . 
  6. ^ Степанишен, Петр Р .; Бенджамин, Ким С. (1982). «Прямая и обратная проекция акустических полей методами БПФ». Журнал акустического общества Америки . Акустическое общество Америки (ASA). 71 (4): 803–812. Bibcode : 1982ASAJ ... 71..803S . DOI : 10.1121 / 1.387606 . ISSN 0001-4966 . 
  7. ^ Веккьо, Кристофер Дж .; Левин, Питер А. (1994). «Моделирование распространения звука с конечной амплитудой с использованием метода расширенного углового спектра». Журнал акустического общества Америки . Акустическое общество Америки (ASA). 95 (5): 2399–2408. Bibcode : 1994ASAJ ... 95.2399V . DOI : 10.1121 / 1.409849 . ISSN 0001-4966 . 
  8. ^ Веккьо, Крис; Левин, Питер А. (1992). Моделирование распространения звука с использованием метода расширенного углового спектра . 14-я ежегодная международная конференция общества инженеров IEEE в медицине и биологии. IEEE. DOI : 10.1109 / iembs.1992.5762211 . ISBN 0-7803-0785-2.
  9. ^ Кристофер, П. Тед; Паркер, Кевин Дж. (1991). «Новые подходы к распространению нелинейного дифракционного поля». Журнал акустического общества Америки . Акустическое общество Америки (ASA). 90 (1): 488–499. Bibcode : 1991ASAJ ... 90..488C . DOI : 10.1121 / 1.401274 . ISSN 0001-4966 . PMID 1880298 .  
  10. ^ Земп, Роджер Дж .; Тавакколи, Джахангир; Кобболд, Ричард SC (2003). «Моделирование нелинейного распространения ультразвука в ткани от матричных преобразователей». Журнал акустического общества Америки . Акустическое общество Америки (ASA). 113 (1): 139–152. Bibcode : 2003ASAJ..113..139Z . DOI : 10.1121 / 1.1528926 . ISSN 0001-4966 . PMID 12558254 .  
  11. ^ Веккьо, Кристофер Джон (1992). Моделирование распространения звука с конечной амплитудой с использованием метода расширенного углового спектра (PhD). Международные тезисы диссертаций. Bibcode : 1992PhDT ........ 59V .
  12. ^ Шафер, Марк Э .; Левин, Питер А. (1989). «Определение характеристик преобразователя методом углового спектра». Журнал акустического общества Америки . Акустическое общество Америки (ASA). 85 (5): 2202–2214. Bibcode : 1989ASAJ ... 85.2202S . DOI : 10.1121 / 1.397869 . ISSN 0001-4966 . 
  13. ^ Веккьо, Кристофер Дж .; Schafer, Mark E .; Левин, Питер А. (1994). «Прогнозирование распространения ультразвукового поля через слоистые среды с использованием метода расширенного углового спектра». Ультразвук в медицине и биологии . Elsevier BV. 20 (7): 611–622. DOI : 10.1016 / 0301-5629 (94) 90109-0 . ISSN 0301-5629 . PMID 7810021 .