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Master's Dissertation
DOI
10.11606/D.3.2016.tde-18082009-133446
Document
Author
Full name
Juan Carlos Guglielmo Benitez
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2007
Supervisor
Committee
Buiochi, Flávio (President)
Adamowski, Julio Cezar
Higuti, Ricardo Tokio
Title in Portuguese
Modelagem de campo acústico gerado por transdutores ultra-sônicos retangulares.
Keywords in Portuguese
Acústica
Modelagem
Modelos matemáticos
Sensores biomédicos
Transdutor ultra-sônico
Abstract in Portuguese
A modelagem do campo acústico gerado por um transdutor ultra-sônico retangular é importante porque sua geometria é usada freqüentemente por transdutores multielementos (arrays). O conhecimento do campo acústico pode otimizar alguns parâmetros de projeto de transdutores ultra-sônicos, tais como: a sua geometria, a profundidade de foco, a largura do feixe acústico, bem como os parâmetros de focalização de um array (leis de retardos e de apodização). O modelo implementado neste trabalho calcula a pressão acústica e o potencial de velocidade gerados por transdutores de geometria retangular em um conjunto de pontos do espaço. A abordagem usa o método da integral de convolução e da resposta espacial impulsiva, cuja solução computacional do problema é exata e relativamente simples, o que normalmente não ocorre com outros métodos que apresentam um alto custo computacional (tempo de processamento). A resposta em pressão do transdutor em cada ponto do espaço é obtida com o modelo implementado em Matlab e é verificada experimentalmente. São realizadas medidas experimentais do campo de pressão gerado por transdutores retangulares monoelementos na faixa de freqüências de 400 kHz a 2,2 MHz e um array na freqüência de 1 MHz, em um tanque de imersão, utilizando um hidrofone pontual e um sistema computadorizado de varredura de campo. A comparação entre os resultados simulados e experimentais mostra uma boa concordância, bem como as suas limitações.
Title in English
Simulation of the acoustic field generated by rectangular ultrasonic transducer.
Keywords in English
Acoustic field
Simulation
Ultrasonic transducer
Abstract in English
The simulation of the acoustic field generated by a rectangular ultrasonic transducer is important because its geometry is frequently used in arrays. The knowledge of the acoustic field can optimize some design parameters of ultrasonic transducers, such as: geometry, focus depth, acoustic beam width, as well as the delay laws and the apodization of an array. Such simulation is implemented in this work, using a model that calculates the acoustic pressure in a space point. The approach uses the convolution integral and the spatial impulsive response methods. This computational solution is exact and relatively simple. That does not usually happen to other methods with a higher computational time. The acoustic field simulations obtained with the model implemented in Matlab are verified experimentally. Measurements of the pressure field generated by rectangular transducers in 400 kHz to 2.2 MHz and by an 1 MHz array were made in an immersion tank, using a punctual hidrophone and a computerized system for acoustic field measurements. The comparison between the simulated and experimental results shows good agreement.
 
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Publishing Date
2016-11-29
 
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