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超音波パルス伝搬シミュレーションに挑戦

フェイズドアレイ探触子によって作られる音場の様子を重ね合わせの原理で計算して画像表示するソフトを作って公開しました。この計算は連続波を想定したものです。超音波探傷では連続波ではなくパルス波を使います。
Pulsewave パルス波は、極少ない波数の短い音です。左の図は「絵とき 超音波技術 基礎のきそ」でパルス波を説明するときに使った挿絵です。
先のソフトを改造してパルス波を想定したものにできないかと、トライしてみました。それらしい画像が得られました。

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2mhz24n こちらは私の作ったソフトで描いた音速5900m/s・周波数2MHz・開口寸法24mmで連続波の音場です。

Pac1 こちらがパルス波を、私のソフトで表示させたものです。画像をクリックするとアニメーションとしてみることができます。

2mhz24 次は、同じ設定で深さ30mmにフォーカスさせたもの(連続波)です。

Phasedarraypulse1 これをパルス波として表示させたものです。
こうしてみると、やはり連続波の音場では見えないものがあるという感じがします。う~ん、パルス波の場合、連続波の場合より計算量は100倍にもなります。
簡単なソフトで、表示できるのは面白いと思いますが、教育用としては使い勝手がよくないなぁ。

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コメント

こんにちは。
両画像を並べて動かしてみると、集束させたあとにもエネルギーの塊が進んでゆくさまがよくわかって面白いですね。
近距離音場の挙動に超音波のヒミツが隠されているような気がしました。

投稿: niwatadumi | 2009年8月16日 (日) 17時06分

並べてみると違いがよくわかりますね。フェイズドアレイで超音波ビームがきちんと集束するのが近距離音場の中であることも、ダイナミックにイメージとして理解できるような気がします。

投稿: SUBAL | 2009年8月16日 (日) 22時43分

音場シミュレータは計算式がとても難しいと思いますが、ここまでまとまったソフトを作って頂いたことについて、感銘しています。ところで「Phased array」となっていますが、振動素子の素子幅や素子数はどのようにして変えればよいかご教示ください。画面上ではそれらのパラメータを変えるWindowが見あたらないのですが・・・

投稿: | 2010年1月21日 (木) 13時39分

コメントありがとうございました。どなたでしょう、詳しそうですね。

>それらのパラメータを変えるWindowが見あたらない

これは現状ありません。次のバージョンアップの課題です。
現状の設定は、21個の振動子を開口寸法に合わせて均等配置するようになっています。開口寸法/20が振動子のピッチになっています。

投稿: SUBAL | 2010年1月21日 (木) 21時18分

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