Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Melo, Anderson Bandeira de
Data de Publicação: 2011
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
Texto Completo: http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4748
Resumo: In this work, the difference-frequency (DF) generation in the scattering of two acoustic waves by a sphere in the Rayleigh limit is theoretically analyzed. A multipole series is derived for the DF scattered pressure at the farfield by applying the method of successive approximation and the Green’s function technique to the Westervelt’s nonlinear wave equation. In the Rayleigh limit, this series has only the monopole, dipole, and quadrupole moments. These moments depend on the nonlinear interaction of the primary incident and scattered waves. Theoretical results are obtained for the case of two intersecting plane waves localized within a spherical spatial region. The radius of the interaction region is assumed to be much smaller than the distance from the scatterer to observation point (radial distance). A similar configuration is found in vibro-acoustography imaging system. The directive patterns of the DF scattered field are illustrated for plane waves intersecting at 0º; 45º; 90º; and 180º. The center- and differece-frequencies of the waves are 1:5MHz and 50 kHz, respectively, while the spherical scatterer radius is 0:125mm. These frequencies are typically used in vibro-acoustography. The behavior of the DF scattered pressure is also analyzed for two colinear plane waves with varying radial distance from the scatterer, center- and the difference-frequency. Results indicate that the interaction of the primary scattered waves is the main process behind difference-frequency generation for most parameter combinations chosen here. Based on this conclusion, we will also discuss the DF generation process in vibro-acoustography.
id UFAL_a5071a218f58825c4fd851ce143791e5
oai_identifier_str oai:www.repositorio.ufal.br:riufal/4748
network_acronym_str UFAL
network_name_str Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
repository_id_str
spelling Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beamsAnálise teórica da geração diferença de freqüência em espalhamento de Rayleigh não lineares de feixes acústicosGeração de diferença de frequênciaEspalhamento (Física)Espalhamento de RayleighEspalhamento não-linearDifference-frequency GenerationScattering (Physic)Rayleigh ScatteringNonlinear ScatteringCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAIn this work, the difference-frequency (DF) generation in the scattering of two acoustic waves by a sphere in the Rayleigh limit is theoretically analyzed. A multipole series is derived for the DF scattered pressure at the farfield by applying the method of successive approximation and the Green’s function technique to the Westervelt’s nonlinear wave equation. In the Rayleigh limit, this series has only the monopole, dipole, and quadrupole moments. These moments depend on the nonlinear interaction of the primary incident and scattered waves. Theoretical results are obtained for the case of two intersecting plane waves localized within a spherical spatial region. The radius of the interaction region is assumed to be much smaller than the distance from the scatterer to observation point (radial distance). A similar configuration is found in vibro-acoustography imaging system. The directive patterns of the DF scattered field are illustrated for plane waves intersecting at 0º; 45º; 90º; and 180º. The center- and differece-frequencies of the waves are 1:5MHz and 50 kHz, respectively, while the spherical scatterer radius is 0:125mm. These frequencies are typically used in vibro-acoustography. The behavior of the DF scattered pressure is also analyzed for two colinear plane waves with varying radial distance from the scatterer, center- and the difference-frequency. Results indicate that the interaction of the primary scattered waves is the main process behind difference-frequency generation for most parameter combinations chosen here. Based on this conclusion, we will also discuss the DF generation process in vibro-acoustography.FAPEAL - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de AlagoasNeste trabalho, é analisado teoricamente a geração de diferença de freqüência (DF) de duas ondas acústicas por uma esfera no limite de Rayleigh. Uma série de multipolos é derivada para a pressão espalhada da DF no campo distante aplicando o método de aproximações sucessivas e técnica de função de Green para a equação de onda não-linear de Westervelt. No limite de Rayleigh, a série contêm apenas momentos de monopolo, dipolo e quadrupolo. Estes momentos dependem da interação não-linear da onda primária incidente e das ondas espalhadas. Os resultados teóricos são obtidos para o caso de interseção de duas ondas planas localizadas dentro de uma região espacial esférica. O raio da região de interseção é assumido como sendo muito menor do que a distância a partir do espalhados para o ponto de observação (distância radial). Uma configuração similar ao encontrado no método de imageamento de vibro-acustografia. Os padrões diretivos do campo espalhado de DF são ilustrados para interseção de ondas planas a 0º; 45º; 90º; e 180º. A frequência-central e a DF são 1:5MHz e 50 kHz, respectivamente, enquanto que o raio do espalhador é de 0:125mm. Essas frequências são tipicamente usadas em vibro-acustografia. O comportamento da pressão espalhada de DF é também analisado para duas ondas planas colineares variando a distância radial a partir do espalhador, da frequênciacentral e DF. Os resultados indicam que a interação das ondas primárias espalhadas é o principal processo que explica a geração de diferença de frequeência para a maioria das combinações escolhidas neste trabalho. Baseado nesta conclusão, também é discutida o processo de geração de DF em vibro-acustografia.Universidade Federal de AlagoasBrasilPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFALSilva, Glauber José Ferreira Tomaz dahttp://lattes.cnpq.br/8964946246608547Lima, Rodrigo de Paula Almeidahttp://lattes.cnpq.br/0761026401241174Carneiro, Antonio Adiltonhttp://lattes.cnpq.br/4492074174039321Melo, Anderson Bandeira de2019-03-28T18:05:18Z2019-02-042019-03-28T18:05:18Z2011-06-28info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfMELO, Anderson Bandeira de. Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams. 2019. 53 f. Dissertação (Mestrado em Física da Matéria Condensada) – Instituto de Física, Programa de Pós Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2011.http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4748porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)instacron:UFAL2019-03-28T18:05:18Zoai:www.repositorio.ufal.br:riufal/4748Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.ufal.br/oai/requestri@sibi.ufal.bropendoar:2019-03-28T18:05:18Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)false
dc.title.none.fl_str_mv Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
Análise teórica da geração diferença de freqüência em espalhamento de Rayleigh não lineares de feixes acústicos
title Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
spellingShingle Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
Melo, Anderson Bandeira de
Geração de diferença de frequência
Espalhamento (Física)
Espalhamento de Rayleigh
Espalhamento não-linear
Difference-frequency Generation
Scattering (Physic)
Rayleigh Scattering
Nonlinear Scattering
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
title_short Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
title_full Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
title_fullStr Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
title_full_unstemmed Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
title_sort Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams
author Melo, Anderson Bandeira de
author_facet Melo, Anderson Bandeira de
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Silva, Glauber José Ferreira Tomaz da
http://lattes.cnpq.br/8964946246608547
Lima, Rodrigo de Paula Almeida
http://lattes.cnpq.br/0761026401241174
Carneiro, Antonio Adilton
http://lattes.cnpq.br/4492074174039321
dc.contributor.author.fl_str_mv Melo, Anderson Bandeira de
dc.subject.por.fl_str_mv Geração de diferença de frequência
Espalhamento (Física)
Espalhamento de Rayleigh
Espalhamento não-linear
Difference-frequency Generation
Scattering (Physic)
Rayleigh Scattering
Nonlinear Scattering
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
topic Geração de diferença de frequência
Espalhamento (Física)
Espalhamento de Rayleigh
Espalhamento não-linear
Difference-frequency Generation
Scattering (Physic)
Rayleigh Scattering
Nonlinear Scattering
CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
description In this work, the difference-frequency (DF) generation in the scattering of two acoustic waves by a sphere in the Rayleigh limit is theoretically analyzed. A multipole series is derived for the DF scattered pressure at the farfield by applying the method of successive approximation and the Green’s function technique to the Westervelt’s nonlinear wave equation. In the Rayleigh limit, this series has only the monopole, dipole, and quadrupole moments. These moments depend on the nonlinear interaction of the primary incident and scattered waves. Theoretical results are obtained for the case of two intersecting plane waves localized within a spherical spatial region. The radius of the interaction region is assumed to be much smaller than the distance from the scatterer to observation point (radial distance). A similar configuration is found in vibro-acoustography imaging system. The directive patterns of the DF scattered field are illustrated for plane waves intersecting at 0º; 45º; 90º; and 180º. The center- and differece-frequencies of the waves are 1:5MHz and 50 kHz, respectively, while the spherical scatterer radius is 0:125mm. These frequencies are typically used in vibro-acoustography. The behavior of the DF scattered pressure is also analyzed for two colinear plane waves with varying radial distance from the scatterer, center- and the difference-frequency. Results indicate that the interaction of the primary scattered waves is the main process behind difference-frequency generation for most parameter combinations chosen here. Based on this conclusion, we will also discuss the DF generation process in vibro-acoustography.
publishDate 2011
dc.date.none.fl_str_mv 2011-06-28
2019-03-28T18:05:18Z
2019-02-04
2019-03-28T18:05:18Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv MELO, Anderson Bandeira de. Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams. 2019. 53 f. Dissertação (Mestrado em Física da Matéria Condensada) – Instituto de Física, Programa de Pós Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2011.
http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4748
identifier_str_mv MELO, Anderson Bandeira de. Theoretical analysis of the difference – frequency generation in nonlinear Rayleigh seattering of acoustic beams. 2019. 53 f. Dissertação (Mestrado em Física da Matéria Condensada) – Instituto de Física, Programa de Pós Graduação em Física, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2011.
url http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/4748
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Alagoas
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Física
UFAL
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Alagoas
Brasil
Programa de Pós-Graduação em Física
UFAL
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
instname:Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
instacron:UFAL
instname_str Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
instacron_str UFAL
institution UFAL
reponame_str Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
collection Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da Universidade Federal de Alagoas (UFAL) - Universidade Federal de Alagoas (UFAL)
repository.mail.fl_str_mv ri@sibi.ufal.br
_version_ 1748233732850974720