İnce Düzlemlerde Yayılan Ultrason Dalgası Kullanılarak Hedef Uzaklığının Kestirilmesi

Year 2017, Volume: 10 Issue: 1, 138 - 147, 28.06.2017

Tuğba Özge Onur , Johan E. Carlson Erika Svanstörm Rıfat Hacıoğlu

Abstract

Elastik dalgalar, sadece gaz ve
sıvılarda değil aynı zamanda katılarda da yayılırlar. Katılar, sıvı ve gazlarda
olmayan form elastisitesine sahip olduğundan, katıların elastik özellikleri
farklıdır. Bu nedenle, sadece boylamsal dalgalar değil aynı zamanda diğer
dalgalar da katılarda yayılabilir. Katı içinde yayılan dalgalar kullanılarak
hedefin konumu hakkında bilgi edinilebilir. Bu çalışmada ince düzlemlerde tek
transdüktör kullanılarak ultrasonik dalga yayılımının modellenmesi yapılarak,
uyarlamalı algoritma ile hedef uzaklığı kestirilmektedir. Elde edilen
sonuçlarda, modellenen dalga yayılımında ultrasonik dalganın hızı ile birlikte
zaman gecikmesi uyartım noktasının sensöre olan uzaklığı ile ilintili olduğu
için, uyarlamalı algoritma ile darbe cevabı başlangıç noktası belirlenerek
hedef konumunun tespit edilebildiği görülmektedir.

Keywords

Elastik dalgalar, İnce düzlem, Ultrasonik dalga yayılımı, Hedef uzaklığının kestirilmesi

Estimation of Target Distance by Using Propagating Ultrasound Wave in Thin Plates

Abstract

Elastic
waves propagate not only in gases and liquids but also in solids. The elastic
properties of solids are different since they have form elasticity which
liquids and gases don’t have. Because of this reason, not only longitudinal
waves but also other waves can propagate in solids. Waves propagating in solids
can be used to get information about target location. In this paper, modelling
of ultrasonic wave propagation in thin plates is investigated by using a single
transducer and target distance is estimated with adaptive algorithm. According
to the obtained results, it can be seen that target location can be estimated
by detecting the starting point of the impulse response with adaptive algorithm
since the delay along with the velocity of ultrasound wave in the modelled wave
propagation is related to the distance between the excitation point and sensor

Keywords

Elastic waves, Thin plates, Ultrasound wave propagation, Estimation of target distance

References

• Angelsen, B.A.J., Torp, H., Holm, S., Kristoffersen, K., Whittingham, T.A., 1995. Which Transducer Array Is Best?. European Journal of Ultrasound, 2: 151-164.
• Chambers, D.H., Gautesen, A.K., 2001. Erratum: Time Reversal For A Single Spherical Scatterer. J. Acoust. Soc. Amer., 109(6): 2616-2624.
• Fallström, K.E., Gren, P., Mattsson, R. 2002. Determination Of Paper Stiffness And Anisotropy From Recorded Bending Waves In Paper Subjected To Tensile Forces. NDT&E International, 35: 465-472.
• Fan, C., Caleap, M., Pan, M., Drinkwater, B. W., 2014. A Comparison Between Ultrasonic Array Beamforming and Super Resolution Imaging Algorithms For Non-destructive Evalution. Ultrasonics, 54(7): 1842-1850.
• Fink, M., 1992. Time-reversal of Ultrasonic Fields-Part I: Basic Principles. IEEE Trans. on Ultrason. Ferroelec. and Freq. Contr., 39(5): 555–566.
• Haykin, S. 1996. Adaptive Filter Theory, New Jersey: Prentice Hall.
• Ing, R.K., Catheline, S., Quieffin, N. and Fink, M. (2001). Dynamic Focusing Using A Unique Transducer Time Reversal Process. In Proc. of the 8th Int. Congress on Sound and Vibrations, July 2–6.
• Jensen, J.A., 1991. A Model For The Propagation And Scattering Of Ultrasound In Tissue. J. Acoust. Soc. Amer., 89(1): 182-190. Le Bourhis, E. 2008. Glass-Mechanics and Technology. Weiheim: Wiley-VHC.
• Montaldo, G., Tanter, M., Fink, M., 2004. Revisiting Iterative Time Reversal Processing: Application To Detection Of Multiple Targets. J. Acoust. Soc. Amer., 115: 776-784.
• Onur T.Ö. ve Hacıoğlu R. (2014). Dalga Kılavuzu ile Ultrasonik Konum Belirleme. IEEE 22. Sinyal İşleme ve İletişim Uygulamaları Kurultayı, SIU 2014, 23-25 Nisan 2014, Trabzon, sayfa: 1323-1326.
• Prada, C., Fink, M., 1994. Eigenmodes Of The Time Reversal Operator: A Solution To Selective Focusing In Multiple-target Media. Wave Motion, 20: 151-163.
• Prada, C., Manneville, S., Spoliansly, D., Fink, M., 1996. Decomposition Of The Time Reversal Operator: Detection And Selective Focusing On Two Scatterers. J. Acoust. Soc. Amer., 99(4): 2067-2076.
• Prada, C., Thomas, J.L., Fink, M., 1995. The Iterative Time Reversal Process: Analysis Of The Convergence. J. Acoust. Soc. Amer., 97(1): 62-71.
• Sandell, M., Grennberg, A. 1995. Estimation Of The Spatial Impulse Response Of An Ultrasonic Transducer Using A Tomographic Approach. J. Acoust. Soc. Amer., 98(4): 2094-2103.
• Saniie, J., 1981. Ultrasonic Signal Processing: System Identification and Parameter Estimation of Reverberant and Inhomogeneous Targets. PhD Thesis, Purdue University, West Lafayette, 323 pages.
• Stephens, D.N., Kruse, D.E., Qin, S., Ferrara, K.W., 2011. Design aspects of focal beams from high-intensity arrays. IEEE Trans. on Ultrason. Ferroelec. and Freq. Contr., 58(8): 1590-1602.