Khamis, 10 Januari 2008

Teori Asas Ultrasonik

Rambatan gelombang dalam pepejal satu dimensi diberikan oleh;

E = pV^2

dimana E ialah modulus elastik, p ketumpatan pepejal dan V halaju gelombang bunyi dalam pepejal tersebut.

Apabila bunyi melalui sesuatu bahan ia akan mengalami pengecilan disebabkan oleh capahan alur, serapan dan serakan. Capahan alur menyebabkan keamatan bunyi menyusut dengan kadar songsang jarak dari pembalik besar dan jarak^2 bagi pembalik kecil. Serapan adalah berkadaran dengan frekuensi (f), manakala serakan dipengaruhi oleh ketakhomogen (D) dan frekuensi (f).

Pekali serakan terbahagi kepada 3 jenis yang bergantung kepada frekuensi bunyi yang digunakan. Untuk jarak gelombang yang lebih kecil dari saiz ketakhomogen, D (julat pembauran), serakan berkadar songsang dengan D.
Bagi jarak gelombang yang hampir sama dengan saiz ketakhomogen, D (julat stokastik), serakan berkadar terus dengan D*f^2.
Manakala bagi julat Rayleigh (jarak gelombang jauh lebih besar dari saiz ketakhomegen), serakan adalah berkadar terus dengan D^3*f^4.

Apabila bunyi melalui sempadan medium yang berbeza, bunyi akan dibalikkan atau ditransmisikan. Bagi transmisi tegak, faktor transmisi diberikan oleh,

T = 4*Z1*Z2/(Z1+Z2)^2


dimana Z1 dan Z2 ialah impedan akustik bagi 2 medium yang berlainan (Z=p*V),
manakala balikan R = 1-T.


Bagi transmisi bersudut, pertukaran mod gelombang boleh berlaku di sempadan. Gelombang longitud boleh bertukar kepada gelombang ricih atau permukaan (samada Rayleigh atau Lamb atau gelombang Rayapan). Pertukaran mod gelombang di sempadan ini mematuhi hukum Snell iaitu,

V1*sinQ2 = V2*sinQ1

dimana Q1 dan Q2 ialah sudut tuju dan biasan/balikan.