Modeling ultrasonic transmission in boundary layer

No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology | Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Date
2003
Major/Subject
Laskennallinen tekniikka
Mcode
S-114
Degree programme
Language
en
Pages
77
Series
Abstract
Diplomityössä tutkitaan ultraäänisäteilykentän muodostumista ja äänen etenemistä rajakerroksessa. Malli koostuu kahdesta tasomaisesta ultraääniantennista, jotka ovat kiinnitetty tasaiselle pinnalle. Pinnan päällä olevasta neste- tai kaasuvirtauksesta muodostuu kitkan johdosta pinnan normaalin suuntaisesti muuttuva nopeusprofiili. Kahden antennin välillä kulkeva signaali muuttuu tämän rajakerroksen ja säteilykentän vaikutuksesta. Diplomityössä muodostetaan tilanteesta matemaattinen malli, jonka avulla lasketaan systeemin amplitudispektri ja impulssivaste. Lisäksi työssä käydään teoreettisesti läpi useita aaltoliikkeen mallintamismenetelmiä. Systeemin matemaattinen malli perustuu vaiheistettujen antenniryhmien keilanmuodostukseen ja tehollisen nopeuden hyväksikäyttöön rajakerroksessa. Signaalia muokkaavat tekijät otetaan huomioon kolmena erillisenä laskentalohkona, jotka yhdistetään lineaarisesti. Nämä lohkot ottavat huomioon signaalin lähettämisestä, etenemisestä ja vastaanottamisesta aiheutuvat muutokset. Systeemimalli toteutettiin Matlab-ohjelmistolla. Matemaattinen malli koekäytettiin laskennallisella antenniryhmällä. Tuloksissa virtauskenttä aiheutti pienen taajuussiirtymän amplitudispektrissä. Siirtymä oli voimakkain korkeimmilla taajuuksilla. Antennien säteilykentällä oli suurempi vaikutus spektriin. Pienikin säteilykeilan suunnanmuutos muutti läpisyöttötehoa huomattavasti. Impulssivaste puolestaan käyttäytyi epätavallisesti. Sen nousuaika oli suhteellisen pitkä ja laskuaika lyhyt. Tämän ajatellaan johtuvan erillisten laskentalohkojen yksinkertaisesta lineaariyhdistelystä. Tuloksissa tutkitaan myös virtauskentän muodon vaikutusta impulssivasteeseen. Lopuksi laskennallista impulssivastetta verrataan mittaustulokseen.
Description
Supervisor
Kaski, Kimmo
Thesis advisor
Hietanen, Jarmo
Keywords
ultrasound, ultraääni, boundary layer, rajakerros, modeling, mallinnus, beamforming, keilanmuodostus
Other note
Citation