파라메트릭 배열

Parametric array

음향 악의 모든 분야의, 고주파 음파, 효과적으로 회절 한계(공간'uncertainty 원칙의 일종)선형의 음향 효과와 관련된를 극복하는 코드와 상호 작용을 통해 저주파 소리의 좁은, 거의 효용성과lobe-free 빔을 생성한 매개 변수 배열, 비선형 전달 메커니즘입니다.[1] 저주파 사운드의 주 측엽 없는 빔은 두 개의 고주파 사운드 빔이 서로 다른 주파수에서 비선형적으로 혼합된 결과로 생성된다. 파라메트릭 배열은 물,[2] 공기,[3] 그리고 흙 재료/바위에서 형성될 수 있다.[4][5]

역사

파라메트릭 배열의 발견과 설명의 우선순위는 비록 중요한 실험 작업이 구소련에서 동시적으로 진행되었지만,[6] 레일리 훈장[7](현 브라운대 명예교수)의 수상자인 피터 J. 웨스터벨트 덕분이다.[2]

뮤어[16, 페이지 554]와 앨버스[17]에 따르면 파라메트릭 배열의 개념이 닥터에게 발생하였다. 웨스터블루트는 1951년 영국 런던 해군연구소의 지부에 주둔하고 있었다.

앨버스[17]에 따르면, 그 (웨스터벨트)는 거기서 파라메트릭 배열 메커니즘을 통해 캡틴 H.J. 라운드(영국의 초헤테로디 수신기의 개척자)에 의해 공중에서 우발적으로 발생하는 저주파 음을 처음으로 관측했다.

1950년대 웨스터블루트에 의해 실험적으로 처음 목격된 파라메트릭 배열의 현상은 이후 1960년 미국 음향학회 회의에서 이론적으로 설명되었다. 그로부터 몇 년 후 [8,6,12]에 기술된 바와 같이, [8,6,12]에 기술된 웨스터블루트의 소리의 비선형 산란에 관한 고전적 연구의 연장선으로서 [2]의 전문지가 발간되었다.

파운데이션

웨스터벨트의 음향 발생과 비선형 음향[8] 매체에서의 산란 이론의 기초는 유체 입자 운동을 위한 라이트힐의 방정식(에어로코스틱스 참조)의 적용에 기인한다.

라이트윌의 이론을 비선형 음향 영역에 적용하면 웨스터블록-리질 방정식(WLE)이 나온다.[9] 이 방정식에 대한 해법은 그린의 함수[4,5]와 파라볼릭 방정식 (PE) 방법을 사용하여 개발되었으며, 특히 Kokhlov-Zablotskaya-Kuznetzov (KZK) 방정식을 통해 개발되었다.[10]

Wavenumber 공간에서 Fourier 연산자 방법을 사용한 대체 수학 형식주의는 Westernbelt에 의해 개발되었고, WLE를 가장 일반적인 방법으로 해결하기 위해 [1]에 일반화되었다. 용액법은 매질에서 선형 선원에 의해 생성된 일차장의 빔 패턴과 관련된 표현으로 푸리에(와인버) 공간에 공식화된다. 이러한 형식주의는 파라메트릭 배열[15]뿐만 아니라 소리에 의한 소리 흡수 및 캐비티 내 음강도 스펙트럼의 평형 분포와 같은 다른 비선형 음향 효과에도 적용되었다[18].

적용들

실용적 적용은 수두룩하며 다음을 포함한다.

  • 수중음
  • 의료용[13] 초음파
  • 단층 촬영 Zhang, Dong; Chen, Xi; Xiu-fen, Gong (2001). "Acoustic nonlinearity parameter tomography for biological tissues via parametric array from a circular piston source—Theoretical analysis and computer simulations". The Journal of the Acoustical Society of America. 109 (3): 1219–1225. Bibcode:2001ASAJ..109.1219Z. doi:10.1121/1.1344160. PMID 11303935.
  • 지하[14] 지진 전망
  • 능동적 소음 통제[15]
  • 방향성이 높은 상업용 오디오 시스템(초음파에서 들리는 소리)[16]

파라메트릭 수신 어레이도 방향 수신을 위해 구성할 수 있다.[17] 2005년 엘우드 노리스는 상업용 고성능 확성기에 파라메트릭 어레이를 적용한 공로로 50만 달러의 MIT-Lemelson 상을 받았다.

참조

  1. ^ Beyer, Robert T. "Preface to the Original Edition". Nonlinear Acoustics.
  2. ^ a b Novikov, B. K.; Rudenko, O. V.; Timoshenko, V. I. (1987). Nonlinear Underwater Acoustics. Translated by Robert T. Beyer. American Institute of Physics. ISBN 9780883185223. OCLC 16240349.
  3. ^ Trenchard, Stephen E.; Coppens, Alan B. (1980). "Experimental study of a saturated parametric array in air". The Journal of the Acoustical Society of America. 68 (4): 1214–1216. Bibcode:1980ASAJ...68.1214T. doi:10.1121/1.384959.
  4. ^ Johnson, P. A.; Meegan, G. D.; McCall, K.; Bonner, B. P.; Shankland, T. J. (1992). "Finite amplitude wave studies in earth materials". The Journal of the Acoustical Society of America. 91 (4): 2350. Bibcode:1992ASAJ...91.2350J. doi:10.1121/1.403453.
  5. ^ 암반에서의 파라메트릭 보 형성
  6. ^ 피터 웨스터벨트 교수 및 파라메트릭 어레이
  7. ^ 음향학 연구소 - 2009-06-28년 웨이백 기계에 보관된 메달 & 어워드 프로그램
  8. ^ Westervelt, Peter J. (1975). "The status and future of nonlinear acoustics". The Journal of the Acoustical Society of America. 57 (6): 1352–1356. Bibcode:1975ASAJ...57.1352W. doi:10.1121/1.380612.
  9. ^ 열수술 모니터링을 위한 이중주파수 영상시스템의 차주파수음 발생원 분석[영구적 데드링크]
  10. ^ "Texas KZK Time Domain Code".
  11. ^ Kaduchak, Gregory; Sinha, Dipen N.; Lizon, David C.; Kelecher, Michael J. (2000). "A non-contact technique for evaluation of elastic structures at large stand-off distances: applications to classification of fluids in steel vessels". Ultrasonics. 37 (8): 531–536. doi:10.1016/S0041-624X(99)00109-2. PMID 11243456.
  12. ^ Naugolnykh, Konstantin A.; Esipov, Igor B. (1995). "Remote ocean sensing by parametric array". The Journal of the Acoustical Society of America. 98 (5): 2915. Bibcode:1995ASAJ...98.2915N. doi:10.1121/1.414208.
  13. ^ Konofagou, Elisa; Thierman, Jonathan; Hynynen, Kullervo (2001). "A focused ultrasound method for simultaneous diagnostic and therapeutic applications—a simulation study". Physics in Medicine and Biology. 46 (11): 2967–2984. Bibcode:2001PMB....46.2967K. doi:10.1088/0031-9155/46/11/314. PMID 11720358. S2CID 2036873.
  14. ^ Muir, T. G.; Wyber, R. J. (1984). "High‐resolution seismic profiling with a low‐frequency parametric array". The Journal of the Acoustical Society of America. 76 (S1): S78. Bibcode:1984ASAJ...76...78M. doi:10.1121/1.2022023.
  15. ^ "Archived copy". Archived from the original on 2007-03-09. Retrieved 2006-12-05.{{cite web}}: CS1 maint: 타이틀로 보관된 사본(링크)
  16. ^ 엘우드 노리스는 2005년 르멜슨-MIT 발명상을 받는다.
  17. ^ Reeves, C.; Goldsberry, T.; Rohde, D. (1979). "Experiments with a large aperture parametric acoustic receiving array". ICASSP '79. IEEE International Conference on Acoustics, Speech, and Signal Processing. Vol. 4. pp. 616–619. doi:10.1109/ICASSP.1979.1170632.

추가 읽기

  • [1] H.C. 우덤과 P.J. 웨스터블록, "소리에 의한 소리의 산란을 위한 일반 이론", 소음과 진동 저널(1981), 76(2), 179-186.
  • [2] Peter J. Westerbelt, "Parametric Acoustic Array", 미국 음향학회지 제35권, 제4호(535-537), 1963년
  • [3]
  • [4] 마크 B. Moffett과 Robert H. Mellen, "Model for Parametric Source", J. Outhouse. soc. am. 1977년 2월 2일 제61권
  • [5] 마크 B. Moffett과 Robert H. Mellen, "On Parametric Source Interpure Factors", J. Outhouse. soc. am. 1976년 9월 3일 제60권
  • [6] 로널드 A. 로이와 준루 우, 제13회 비선형 음향 국제 심포지엄 진행, 런던 엘시버 사이언스 편집장 H. 호백(1993) "소리의 비-콜린어 빔의 상호작용에 대한 실험적 연구"
  • [7] 하비 C. 우덤, "소리에 의한 음의 산란을 위한 일반 이론의 분석 및 수치적 해법", J. 음향 soc. am. 제95권, 제5권, 제2부(2PA14), 1994년 6월 (제134회 미국음향학회 프로그램, 캠브리지 매사추세츠 주)
  • [8] 로버트 T. 바이엘, 비선형 음향학, 제1판(1974), 해군해군시스템사령부에서 발행함.
  • [9] H.O. Berktay and D.J. Leahy, 미국음향학회지, 55, 페이지 539 (1974년)
  • [10] M.J. Lighthill, "On Sound Generated Air역학적으로 발생", Proc. R. Soc. Lond. A211, 564-687(1952)
  • [11] M.J. Lighthill, "On Sound Generated Air역학적으로 발생", Proc. R. Soc. Lond. A222, 1-32 (1954)
  • [12] J.S. 벨린과 R. T. Beyer, "소리에 의한 소리의 스캐터링", J. 어쿠스틱. Soc. 오전 32, 339-341 (1960)
  • [13] M.J. 라이트힐, 수학. 19, 915 (1958) 개정판
  • [14] H.C. 우덤, 황소. Of Am. Phys. Soc, 1980년 가을; "비선형 음향의 경계조건 운영자"
  • [15] H.C. Woodsum, Proc. 17차 비선형 음향학 국제회의, AIP Press (NY), 2006; "소리에 의한 음의 산란을 위한 형식 이론과 비선형 음향 실험의 비교", 종이 TuAM201.
  • [16] T.G. 뮤어 해군연구특별보고서 사무처 - "과학기술과 현대해군, 30주년(1946~1976) 종이 ONR-37, "비선형 음향: 수중 음속의 새로운 차원"(1976) 해군성(1976년)이 발간했다.
  • [17] V.M. 앨버스,"언더워터 사운드, 음향학 벤치마크 보고서, 페이지 415; 다우든, 허친슨 및 로스, 주식회사, 스트로스버그, PA (1972)
  • [18] M. Cabot과 Seth Putterman, "상호작용을 하는 고전적 비선형 수력역학, 양자모드 결합 및 양자이론", 물리학 편지 Vol. 83A, 제3호, 1981년 5월 18일, 페이지 91–94(북홀란드 출판사-암스테르담)
  • [19] 파라메트릭 음향 배열 Y에 의한 비선형 파라미터 이미징 컴퓨터 단층 촬영. 나카가와 M. 나카가와 M. 요네야마 M. 키쿠치. IEEE 1984 초음파 심포지엄. 볼륨, 발행부, 1984 페이지:673–676