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Estimation des coefficients de réflexion d'un milieu stratifié par les techniques de traitement du signal

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The response of a stratified medium to an ultrasonic radiation under vertical incidence is investigated.

This medium comparable to a filter is essentially characterized by the following parameters: number, nature and thickness of the layers traversed by the ultrasonic waves.

The study of the propagation in this medium leads, via certain hypotheses, to specifying the impulse response which permits the reflection coefficient to be determined. By means of such a registration it is indeed possible to measure the delays occurring in the successive strata as well as the amplitudes of the echoes which are generated at the corresponding boundary surfaces.

It is shown that by using a modified Robinson model any stratified medium can be treated as a stratified medium that is composed of layers of the same traversing time. Due to a computing algorithm the equation characterizing the medium permits to derive the parameters of the order k—1, k — 2, etc., representing the reflection coefficients of the (k — l)st, (k — 2)nd … boundary layer, from the parameter of the order k.

Possible applications of this work cover the fields of biomedicine, of seismology as well as the non-destructive testing of material.

Sommaire

On étudie la réponse d'un milieu stratifié à une sollicitation ultrasonore en incidence normale.

Ce milieu, assimilable à un filtre, est essentiellement caractérisé par les paramètres suivants: nombre, nature et épaisseur des couches traversées par les ondes ultrasonores.

L'étude de la propagation dans le milieu, moyennant certaines hypothèses, conduit à la détermination de la réponse impulsionnelle permettant la reconnaissance des coefficients de réflexion. Il est possible de mesurer effectivement sur un tel enregistrement les retards introduits par les strates successives et les amplitudes des échos réfléchis par les dioptres correspondants.

On montre que l'application du modèle de Robinson modifié permet de traiter un milieu stratifié quelconque comme un milieu stratifié composé de couches ayant le même temps de traversée.

L'équation caractérisant le milieu permet, par un algorithme programmé, de déduire à partir du paramètre d'ordre k, les paramètres d'ordres k— 1, k — 2, etc. … représentant les coefficients de réflexion des (k — 1)ème, (k — 2)ème … dioptres.

Les applications possibles de ce travail s'étendent au domaine biomédical, à la sismologie, ainsi qu'au contrôle non destructif des matériaux.

Zusammenfassung

Es wird die Reaktion eines geschichteten Mediums auf eine Ultraschalleinstrahlung unter senkrechtem Einfall untersucht.

Dieses einem Filter vergleichbare Medium wird im wesentlichen durch folgende Parameter gekennzeichnet: die Zahl, die Art und die Dicke der Schichten, die von den Ultraschallwellen durchsetzt werden.

Die Untersuchung der Ausbreitung in diesem Medium führt über gewisse Hypothesen zur Bestimmung der Impulsantwort, welche die Ermittlung der Reflexionskoeffizienten gestattet. In der Tat kann man mit einer solchen Registrierung die in den aufeinanderfolgenden Schichten entstehenden Verzögerungen messen und ebenso die Amplituden der Echos, die an den entsprechenden Grenzflächen erzeugt werden.

Es wird gezeigt, daß durch Anwendung eines modifizierten Robinson-Modells ein beliebiges geschichtetes Medium wie ein geschichtetes Medium behandelt werden kann, das aus Schichten gleicher Durchquerungszeit zusammengesetzt ist. Die das Medium charakterisierende Gleichung erlaubt auf Grund eines Rechenalgorithmus, aus dem Parameter der Ordnung die Parameter der Ordnung k — 1, k — 2 usw. abzuleiten, welche die Reflexionskoeffizienten der (k — 1)ten, (k — 2)ten … Grenzschicht darstellen.

Mögliche Anwendungen dieser Arbeit erstrecken sich auf die Gebiete der Biomedizin, der Seismik und ebenso auf die zerstörungsfreie Materialprüfung.
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Document Type: Research Article

Publication date: April 1, 1980

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  • Acta Acustica united with Acustica, published together with the European Acoustics Association (EAA), is an international, peer-reviewed journal on acoustics. It publishes original articles on all subjects in the field of acoustics, such as general linear acoustics, nonlinear acoustics, macrosonics, flow acoustics, atmospheric sound, underwater sound, ultrasonics, physical acoustics, structural acoustics, noise control, active control, environmental noise, building acoustics, room acoustics, acoustic materials, acoustic signal processing, computational and numerical acoustics, hearing, audiology and psychoacoustics, speech, musical acoustics, electroacoustics, auditory quality of systems. It reports on original scientific research in acoustics and on engineering applications. The journal considers scientific papers, technical and applied papers, book reviews, short communications, doctoral thesis abstracts, etc. In irregular intervals also special issues and review articles are published.
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