A Detailed Investigation of Effective Geometrical Parameters for Weakly Focussed Ultrasonic Transducers. Part I: Optimisation of Experimental Procedures

The theoretical basis of the derivation of effective geometrical parameters for weakly focussed bowl transducers is outlined. An extension of previous work indicated difficulty in defining a set of parameters applicable to both the near field and the far field. An extensive set of measurements was performed to preclude the possibility of the difficulty arising from the finite size of the hydrophone, the type of hydrophone, non-linear effects, or poor signal to noise ratio. The value of knowledge of the frequency dependence of the hydrophone sensitivity and source efficiency is clearly identified. It appears that the considerable effort required to make simultaneous measurements of phase distributions is not rewarded by more information of significance at the present time.

Zusammenfassung

Es wird die theoretische Grundlage für die Ableitung effektiver geometrischer Parameter für schwach fokussierende Schalenwandler dargelegt. Bei der Fortführung früherer Arbeiten ergaben sich Schwierigkeiten bei der Definition eines Satzes von Parametern, die sowohl für das Nahfeld als auch das Fernfeld anwendbar sind. Durch umfangreiche Messungen wurden die Schwierigkeiten ausgeschlossen, die von der endlichen Größe des Hydrophons und seinem Typ, von nichtlinearen Effekten oder ungenügendem Störabstand herrühren. Die Bedeutung der Frequenzabhängigkeit der Hydrophonempfindlichkeit und der Quellenleistung wird deutlich herausgestellt. Es scheint, daß der beträchtliche Aufwand einer gleichzeitigen Messung von Phasenverteilungen sich z. Zt. nicht durch zusätzliche signifikante Informationen bezahlt macht.

Sommaire

On commence par exposer les bases théoriques du calcul des paramètres géométriques qui doivent permettre la réalisation effective de traducteurs ultrasonores concaves faiblement focalisants. Des travaux antérieurs mettent en évidence une certaine difficulté à définir un ensemble de Paramètres applicables au champ proche aussi bien qu'au champ lointain. Aussi a-t-on accompli une série étendue de mesures affin d'exclure à l'avance les difficultés pouvant surgir du fait du type ou de la dimension finie de l'hydrophone, des effets de non-linéarité ou de l'insuffisance du rapport signal/bruit. On a aussi établi clairement l'importance d'une bonne connaissance des variations fréquentielles de la sensibilité de l'hydrophone comme récepteur et de son rendement énergétique comme source émissive. Par contre l'effort considérable qu'exigeait l'exécution simultanée en divers points de measures de phase n'a pas paru récompensé par un gain correspondent d'informations significatives, du moins au niveau actuel de nos connaissances.