شناسايي مدهاي تشديد حاصل از پراكندگي امواج فراصوتي از عيوب استوانه‌اي شكل در يك محيط جامد همسانگرد

Theoretical and Experimental Identification of Resonance Modes of Cylindrical Cavities in an Isotropic Solid Medium

در مقاله حاضر معادلات پراكندگي امواج فراصوتي از عيوب استوانه‌اي شكل خالي و پر از سيال استخراج شده و بر اساس آن، طيف پراكندگي (تابع فرم) كه رابطه فركانس- دامنه را براي امواج پراكنده شده نشان مي‌دهد، رسم مي‌شود. هنگام برخورد امواج فراصوتي به يك هدف الاستيك، امواج سطحي در اطراف هدف ايجاد شده و در صورت تداخل هم فاز اين امواج، تشديد صورت مي گيرد. در تابع فرم مسيله مورد نظر، پديده تشديد در فركانس‌هاي مربوط به صورت افت انرژي ظاهر مي شود. با توجه به اينكه تابع فرم شامل دو بخش زمينه و تشديد است، در اين مقاله روش جديدي براي جداسازي تشديد ها از دامنه زمينه حفره هاي استوانه اي ارايه خواهد شد و با انجام آزمايش هاي عملي بر روي يك استوانه آلومينيومي حاوي سوراخ سرتاسري، تشديد ها از طيف فركانسي استوانه جدا شده و نتايج تيوري و عملي به دست آمده با يكديگر مقايسه مي‌شوند. نتايج به دست آمده حاكي از آن است كه فركانس هاي تشديد در روش تيوري و عملي با يكديگر به خوبي انطباق دارند.

In this paper, the equations of acoustic wave scattering from hollow or fluid-filled cylindrical cavities embedded in an isotropic elastic solid are derived and the normalized backscattered pressure spectrum (form function) is plotted. When the wave strikes the body of the cylindrical cavity, surface waves are formed on the periphery of the target. These surface waves circumnavigate the body of the cavity and at certian frequencies interfere constructively and build up to the circumfrerencial resonance modes of the cylindrical cavity. The resonance modes appear as sudden pressure drops in the form functoin. We propose a new method for identification of resonance modes of the cylindrical cavity. Measurements conducted on a cylidrical cavity machined in an aluminum block indicates that the resonance modes identified in the analytical model completely agree with those observed in experimental measurements.