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Complete Mapping of Ultrasonic Fields from Optically Measured Data in a Single Cross-Section

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A method is described by which the pressure amplitude and phase values at any point in a continuous wave ultrasonic beam can be determined by measuring the pressure distribution in an arbitrary cross-section of the beam with the light diffraction tomography method and by cal culating the propagation of the corresponding angular spectrum.

Experiments were performed on two plane circular transducers with a nominal frequency of 3 MHz and a diameter of 10 mm, one being air-backed and unmatched to load, the other having a double quarter-wave matching layer and a tungsten/epoxy resin backing.

The results show excellent agreement between beam profiles obtained by this method and corresponding control measurements.

Zusammenfassung

Es wird eine Methode beschrieben, mit welcher der Betrag und die Phase des Schalldrucks in jedem Punkt eines durch kontinuierliche Schallwellen erzeugten Ultraschallfeldes bestimmt werden können, wobei die Druckverteilung in einer beliebigen Querschnittsebene durch ein beugungsoptisch-tomographisches Verfahren gemessen und die Ausbreitung des entsprechenden Winkelspektrums berechnet wird.

Es wurden Messungen an zwei ebenen, kreisförmigen Schallwandlern mit 3 MHz Nenn frequenz und 10 mm Durchmesser durchgeführt, wovon der eine luftbedämpft und fehlangepaßt, der andere mit einem Dämpfungskörper aus Wolfram/Epoxydharz und mit zwei λ/4-Anpas-sungsschichten ausgestattet war.

Die Ergebnisse zeigen eine gute Übereinstimmung zwischen den Schalldruckprofilen, die mit dieser Methode gewonnen wurden, und den entsprechenden Kontrollmessungen.

Sommaire

On décrit une méthode pour déterminer, en amplitude et en phase, la pression acoustique en chaque point d'un champ ultrasonore produit par des ondes acoustiques continues. Pour cela on mesure la répartition des pressions acoustiques dans un plan de section transversale (arbitraire ment choisi) au moyen d'un procédé tomographique de diffraction optique, puis on calcule la propagation du spectre angulaire correspondant.

On a effectué des mesures avec deux transducteurs circulaires plans de 10 mm de diamètre et de fréquence nominale 3 MHz. L'un était amorti par air et désaccordé, l'autre était muni d'un amortisseur tungstène/résine êpoxy avec deux couches quart d'onde pour adaptation.

Les résultats montrent une bonne concordance entre les profils de pression prévus par la méthode proposée et ceux qui ont été observés dans les mesures de contrôle.
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Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 1985

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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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