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

Abstract

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. 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.