نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• محمدمهدی صادقی ¹
• حمید نادگران ²

¹ بخش فیزیک، دانشکده علوم، دانشگاه جهرم، جهرم

² بخش فیزیک دانشکده علوم دانشگاه شیراز، شیراز

چکیده

در این مقاله، تکنیک ایجاد یک فریب آکوستیکی آرمانی در سه بعد براساس تئوری آکوستیک تبدیل و بر پایۀ حل دقیق معادلات موج آکوستیکی برحسب بسط‌های کروی ارائه شده است. در این تکنیک از یک ساختار سه بعدی که شامل پوسته‌های کروی متحدالمرکز با مواد همگن و همسانگرد است، استفاده شده است. این ساختار باعث تغییر در الگوی پراکندگی امواج آکوستیکی می‌شود. برای بررسی تغییرات در الگوی پراکندگی، با محاسبۀ ضرایب بسط در جواب معادلۀ موج آکوستیکی پراکنده شده، الگوی پراکندگی در هر لایه از این ساختار محاسبه شده ‌است. با قرار دادن یک شئ داخل هستۀ این ساختار، فریب آکوستیکی مورد نظر تولید می‌شود. با مقایسۀ الگوی پراکندگی شئ فوق داخل هستۀ این ساختار با الگوی پراکندگی یک شئ دیگر با پارامترهای آکوستیکی و اندازۀ متفاوت (تبدیل یافته)، فریب آکوستیکی مورد نظر تشخیص داده می‌شود. یکی از مزایای این تکنیک، رفع محدودیت کارکرد دستگاه‌های استوانه‌ای در راستای محور z است که به دلیل ماهیت کروی بودن پارامترهای آکوستیکی ساختار و عدم وابستگی آنها به زوایای سمتی و سمت الرأسی، حاصل می‌شود. این تکنیک، یک روش مفید برای افزایش دقت در تصویربرداری بافت‌های پزشکی با استفاده از دستگاه‌های سونوگرافی است. به‌عبارت دیگر، با بهره‌گیری از این تکنیک، می‌توان از تصاویر با کیفیت بالاتری از بافت‌های حساس در دستگاه‌های سونوگرافی بهره برد.

کلیدواژه‌ها

• فریب آکوستیکی
• نظریۀ آکوستیک تبدیل
• معادلۀ موج آکوستیکی
• فرامواد آکوستیکی
• ساختار لایه‌ای کروی هم مرکز
• الگوی پراکندگی

موضوعات

• اپتیک و فوتونیک

عنوان مقاله [English]

3D wave expansion solution in spherical multilayer structures for acoustic illusion

نویسندگان [English]

• Mohammad Mehdi Sadeghi ¹
• Hamid Nadgaran ²

¹ Department of physics, Jahrom University, Jahrom, Iran

² Physics Dep., Faculty of Science, Shiraz University,, Shiraz 71454, Iran

چکیده [English]

In this paper, a technique for creating an ideal acoustic illusion in three dimensions based on transformation acoustic theory and solutions of acoustic wave equations in terms of spherical harmonics is presented. The technique employs a three-dimensional structure consisting of concentric spherical shells made of homogeneous and isotropic materials that alter the scattering pattern of acoustic waves. To examine changes in the scattering pattern, the expansion coefficients in the scattered acoustic wave equation are calculated, and the scattering pattern in each layer of the structure is computed. By placing an object inside the core of this structure, the desired acoustic illusion is created. The foregoing acoustic illusion is identified by comparing the scattering pattern of this object inside the core structure to that of another object with different acoustic parameters and sizes (transformed). One of the advantages of this technique is the elimination of the limitation of cylindrical devices in the z-axis due to the spherical nature of the acoustic parameters of the structure and their independence of angles in spherical coordinates. This technique is a useful method for increasing accuracy in medical tissue imaging using ultrasound devices. In other words, by utilizing this technique, one can take advantage of higher-quality images of sensitive tissues in ultrasound devices.
 

کلیدواژه‌ها [English]

• acoustic illusion
• transformation acoustic theory
• acoustic wave equations
• concentric spherical shells
• scattering pattern
• acoustical metamaterials