SIMULATION OF ULTRASONIC FIELDS PROPAGATING THROUGH NONPARALLEL BOUNDARIES
R.J. Kažys, L. Mažeika, and E. Jasiūnienė
Ultrasound Institute, Kaunas University of Technology, Studentų 50, LT-51368 Kaunas, Lithuania
E-mail: elena.jasiuniene@ktu.lt

Received 05 May 2004

Dedicated to the 100th anniversary of Professor K. Baršauskas

The main objective of this paper is to present an efficient method suitable for simulation of ultrasonic fields radiated through the layers with nonparallel boundaries. The proposed method enables fast calculation of an ultrasonic disk-shaped transducer field transmitted through parallel and nonparallel boundaries between layers. The proposed simulation method is based on transformation of a multilayered medium into a virtual one without internal boundaries, equivalent to the actual medium from the point of view of the relative times of arrival of direct and edge waves. Such an approach enables one to exploit the modified axially symmetric model and to simplify the computations essentially. The example of simulated fields is presented for the case of plastic materials.

ULTRAGARSINIŲ LAUKŲ, SKLINDANČIŲ PER NELYGIAGREČIAS RIBAS, MODELIAVIMAS
R.J. Kažys, L. Mažeika, E. Jasiūnienė
Ultragarso mokslo institutas, Kauno technologijos universitetas, Kaunas, Lietuva

Terpėse su nelygiagrečiomis ribomis ultragarsinio lauko sandara tampa sudėtinga, nes ultragarsinė banga lūžta vienoje plokštumoje ir nelūžta kitoje. Dėl to ultragarsinis laukas nėra simetriškas ašies atžvilgiu. Bendru atveju tokius laukus modeliuoti reikia taikant 3D modelius. Pagrindinis šio darbo tikslas buvo pateikti veiksmingą metodą, tinkamą modeliuoti ultragarsiniams laukams, sklindantiems per sluoksnius su nelygiagrečiomis ribomis. Pasiūlytas modeliavimo metodas remiasi daugiasluoksnės terpės pakeitimu tariama vienalyte terpe, įvertinant santykines plokščios bangos ir krašto bangų sklidimo trukmes. Tai leidžia naudoti pakeistą simetrišką ašies atžvilgiu modelį ir supaprastinti skaičiavimus. Naudoto metodo pagrindinė prielaida yra ta, kad, bangai perėjus dviejų terpių ribą, ultragarsinis laukas taip pat susideda iš plokščiųjų ir krašto bangų, t. y. po perėjimo per ribą impulsinės charakteristikos forma yra tokia pati, kaip ir vienalytės medžiagos atveju, tik skiriasi laikiniai parametrai. Apskaičiuodami kiekvieno spindulio nuo keitiklio nueitą kelią priimam, kad Snelijaus dėsnis galioja ir plokščioms, ir krašto bangoms, t. y. jis galioja kiekvienam bet kurio keitiklio taško išspinduliuotam spinduliui. Norint apskaičiuoti spindulio kelią nuo taško keitiklio paviršiuje iki taško antroje terpėje, būtina rasti tokį spindulio kritimo tašką dviejų medžiagų riboje, kad krintančio ir praėjusio spindulio kampai tenkintų Snelijaus dėsnį. Pateikti ultragarsinių laukų sklidimo per lygiagrečią ir nelygiagrečią ribą tarp dviejų medžiagų modeliavimo rezultatai parodo ribų įtaką ultragarsinio lauko sandarai.