Efectos no lineales en la fuerza de radiación generada por haces focalizados de amplitud modulada

• González-Salido, Nuria ^[1] ; Jiménez, Noé ; Redondo, Javier ; Roig, Bernardino ; Picó, Rubén ; Sánchez-Morcillo, Víctor ; Camarena, Francisco
  1. [1] Universidad Politécnica de Valencia

     Universidad Politécnica de Valencia

     Valencia, España

     
• Localización: Tecniacústica 2011: publicación oficial del congreso : 42 Congreso Español de Acústica ; Encuentro Ibérico de Acústica ; EAA European Symposium on Environmental Acoustics and on Buildings Acoustically Sustainable : Cáceres, 26-28 Octubre 2011, 2011, ISBN 978-84-87985-20-1
• Idioma: español
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    Este estudio muestra los resultados obtenidos mediante análisis numéricode los efectos que conlleva en la fuerza de radiación y en la localización de sus máximos, la propagación no lineal en agua de haces focalizados de ultrasonidos de amplitud modulada. El modelo numérico empelado resuelve la ecuación parabólica no lineal KZK. La fuerza de radiación es generada por un transductor focalizado de ganancia 18, frecuencia de portadora de 1 MHz y frecuencia de modulación de 25 kHz. La excitación modulada genera una fuerza espacialmente invariante proporcional a la intensidad. Alcanzado el régimen no lineal, la fuerza deja de ser proporcional a la intensidad y se obtiene un desplazamiento del máximo de 9 mm cuando la presión inicial se incrementa de 1 a 300 kPa. En el caso de señales de amplitud modulada,se obtiene también un desplazamiento dinámico del máximo de la fuerzapara los distintos periodos de la señal,debido a la variación de su amplitud. Se muestra así quetanto el valor como la posiciónespacialdel máximo de la fuerza de radiación están afectados por la propagación no lineal en agua de las ondas ultrasónicas focalizadas.

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    In this paper, the findings from a numericalanalysis of the effects relatedwith the nonlinear propagation of AM focused ultrasonic beams in water onthe radiation force and the location of its maxima will be presented. The numerical modeling is performedusing the KZK nonlinear parabolic equation. The radiation force is generated by a focused transducerwith a gain of 18, a carrier frequency of 1 MHz and a modulation frequency of 25 kHz. The modulatedexcitation generates a spatially-invariant force proportional to the intensity. Regarding the nonlinear wavepropagation, the force is no longer proportional to the intensity, reaching a factor of eight between thenonlinear and linear estimations. Also, a 9 mm shift in the on-axis force peak occurs when the initialpressure increased from 1 to 300 kPa. This spatial shift, due to thenonlinear effects, becomes dynamic inAM focused beams, as the different signal periods have different amplitudes. This study shows that boththe value and the spatial position of the force peak are affected by the nonlinear propagation of theultrasonic waves.