Vinkelspektrummetod
Vinkelspektrummetoden är en teknik för att modellera utbredningen av ett vågfält . Denna teknik involverar att expandera ett komplext vågfält till en summering av oändligt antal plana vågor med samma frekvens och olika riktningar. Dess matematiska ursprung ligger inom Fourier-optik, men den har använts i stor utsträckning inom ultraljudsområdet . Tekniken kan förutsäga en akustisk tryckfältsfördelning över ett plan, baserat på kunskap om tryckfältsfördelningen vid ett parallellt plan. Förutsägelser i både fortplantningsriktningen framåt och bakåt är möjliga.
Modellering av diffraktionen för ett CW (kontinuerlig våg), monokromatiskt (enkelfrekvens) fält involverar följande steg:
- Sampla de komplexa (verkliga och imaginära) komponenterna i ett tryckfält över ett rutnät av punkter som ligger i ett tvärsnittsplan inom fältet.
- Om man tar 2D- FFT (tvådimensionell Fouriertransform ) av tryckfältet - kommer detta att bryta ner fältet till ett 2D "vinkelspektrum" av komponentplanvågor som var och en färdas i en unik riktning.
- Multiplicera varje punkt i 2D-FFT med en fortplantningsterm som står för fasförändringen som varje plan våg kommer att genomgå på sin resa till prediktionsplanet.
- Att ta 2D-IFFT (tvådimensionell invers Fouriertransform ) av den resulterande datamängden för att ge fältet över prediktionsplanet.
Förutom att förutsäga effekterna av diffraktion har modellen utökats till att gälla icke-monokromatiska fall (akustiska pulser) och till att inkludera effekterna av dämpning, brytning och dispersion. Flera forskare har också utökat modellen till att inkludera de olinjära effekterna av akustisk utbredning med finit amplitud (utbredning i fall där ljudhastigheten inte är konstant utan är beroende av det momentana akustiska trycket).
Förutsägelser om utbredning bakåt kan användas för att analysera ytvibrationsmönstren hos akustiska radiatorer som ultraljudsgivare . Forward propagation kan användas för att förutsäga inhomogena, olinjära medias inverkan på akustisk omvandlarprestanda.