각도 스펙트럼법

Angular spectrum method

각 스펙트럼 방법은 파장 전파를 모델링하는 기법이다.이 기법은 복잡한 파장을 무한대의 평면 파장의 합으로 확장하는 것을 포함한다.수학적 기원은 푸리에 광학[1][2][3] 분야에 있지만 초음파 분야에 광범위하게 적용되어 왔다.이 기법은 평행 평면에서 압력장 분포에 대한 지식을 바탕으로 평면을 통한 음압장 분포를 예측할 수 있다.전진 및 후진 전파 방향 모두 예측이 가능하다.[4]

CW(연속파), 단색파(단일주파수) 필드의 회절 모델링에는 다음 단계가 포함된다.

  1. 필드 내의 단면 평면에 놓여 있는 점 격자 위에 압력장의 복잡한(실제 및 가상) 구성요소를 표본으로 추출한다.
  2. 압력장의 2D-FFT(2차원 푸리에 변환)를 취하면 각각 고유한 방향으로 이동하는 구성 요소 평면 파형의 2D "사각형 스펙트럼"으로 분해된다.
  3. 2D-FFT의 각 점에 각 평면파가 예측면으로의 이동 중에 겪게 될 위상 변화를 설명하는 전파 용어를 곱한다.
  4. 예측 평면에서 필드를 산출하기 위해 결과 데이터 세트의 2D-IFT(2차원 역 푸리에 변환)를 취한다.

회절 효과를 예측하는 것 외에 비 단색성 케이스(음향 펄스)에 적용하고 감쇠, 굴절, 분산 등의 효과를 포함하도록 모델을 확장했다.[5][6]또한 여러 연구자가 모델을 확장하여 유한 진폭 음향 전파의 비선형 효과(음속은 일정하지 않지만 순간 음향 압력에 의존하는 경우의 제안)[7][8][9][10][11]를 포함시켰다.

후방 전파 예측은 초음파 변환기와 같은 음향 방사기의 표면 진동 패턴을 분석하는 데 사용할 수 있다.[12]전방 전파를 사용하면 음향 변환기 성능에 대한 불균형 비선형 매체의 영향을 예측할 수 있다.[13]

참고 항목

참조

  1. ^ Digital Picture Processing, 제2판 1982년, Azriel Rosenfeld, Avinash C. Kak, ISBN0-12-597302-0, 아카데미 프레스, Inc.
  2. ^ 선형 시스템, 푸리에 변환 및 광학(순수 및 응용 광학에서의 와일리 시리즈) 잭 D.가스킬
  3. ^ 푸리에 광학 소개 조셉 W. 굿맨
  4. ^ 각도 스펙트럼 접근, 로버트 J. 맥고우
  5. ^ Waag, R.C.; Campbell, J.A.; Ridder, J.; Mesdag, P.R. (1985). "Cross-Sectional Measurements and Extrapolations of Ultrasonic Fields". IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE). 32 (1): 26–35. Bibcode:1985ITSU...32...26W. doi:10.1109/t-su.1985.31566. ISSN 0018-9537.
  6. ^ Stepanishen, Peter R.; Benjamin, Kim C. (1982). "Forward and backward projection of acoustic fields using FFT methods". The Journal of the Acoustical Society of America. Acoustical Society of America (ASA). 71 (4): 803–812. Bibcode:1982ASAJ...71..803S. doi:10.1121/1.387606. ISSN 0001-4966.
  7. ^ Vecchio, Christopher J.; Lewin, Peter A. (1994). "Finite amplitude acoustic propagation modeling using the extended angular spectrum method". The Journal of the Acoustical Society of America. Acoustical Society of America (ASA). 95 (5): 2399–2408. Bibcode:1994ASAJ...95.2399V. doi:10.1121/1.409849. ISSN 0001-4966.
  8. ^ Vecchio, Chris; Lewin, Peter A. (1992). Acoustic propagation modeling using the extended angular spectrum method. 14th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE. doi:10.1109/iembs.1992.5762211. ISBN 0-7803-0785-2.
  9. ^ Christopher, P. Ted; Parker, Kevin J. (1991). "New approaches to nonlinear diffractive field propagation". The Journal of the Acoustical Society of America. Acoustical Society of America (ASA). 90 (1): 488–499. Bibcode:1991ASAJ...90..488C. doi:10.1121/1.401274. ISSN 0001-4966. PMID 1880298.
  10. ^ Zemp, Roger J.; Tavakkoli, Jahangir; Cobbold, Richard S. C. (2003). "Modeling of nonlinear ultrasound propagation in tissue from array transducers". The Journal of the Acoustical Society of America. Acoustical Society of America (ASA). 113 (1): 139–152. Bibcode:2003ASAJ..113..139Z. doi:10.1121/1.1528926. ISSN 0001-4966. PMID 12558254.
  11. ^ Vecchio, Christopher John (1992). Finite Amplitude Acoustic Propagation Modeling Using the Extended Angular Spectrum Method (PhD). Dissertation Abstracts International. Bibcode:1992PhDT........59V.
  12. ^ Schafer, Mark E.; Lewin, Peter A. (1989). "Transducer characterization using the angular spectrum method". The Journal of the Acoustical Society of America. Acoustical Society of America (ASA). 85 (5): 2202–2214. Bibcode:1989ASAJ...85.2202S. doi:10.1121/1.397869. ISSN 0001-4966.
  13. ^ Vecchio, Christopher J.; Schafer, Mark E.; Lewin, Peter A. (1994). "Prediction of ultrasonic field propagation through layered media using the extended angular spectrum method". Ultrasound in Medicine & Biology. Elsevier BV. 20 (7): 611–622. doi:10.1016/0301-5629(94)90109-0. ISSN 0301-5629. PMID 7810021.