Download PhasedArray.zip mit Quellen und ausführbarer .exe-Datei.
Mit dem im Folgenden beschrieben Programm lässt sich die Richtungsabhängigkeit eines Phased Array mit Ultraschall-Transmittern simulieren und optisch darstellen.
Die Benutzeroberfläche enthält folgende Komponenten:
Die Hellgrüne Linie gibt an, in welcher Entfernung die Richtungsabhängigkeit gemessen wurde. Die Richtungsabhängigkeit wird in linearen Werten angegeben (nicht in dbSPL).
Im Kontrollbereich gibt es Einstellmöglichkeiten für die Anzahl der Transmitter, deren Abstand und die Phasenverschiebung zwischen zwei benachbarten Transmittern. Weitere Kenndaten werden angezeigt.
Richtungsabhängigkeit eines einzelnen Transmitters
Für die Simulation wurden die Kenndaten des US-Transmitters vom Typ MDO-P1040H07T verwandt. Das Kennlinie zur Richtungsabhängigkeit (directivity, Seite 3) wurde ausgemessen und in eine Tabellenkalkulation (Pegel.xls) übertragen. Die db-Werte wurden mit den Schallgrößenrechnern auf Sengspiel.com berechnet.
Berechnung des resultierenden Schalldrucks
Das resultierende Schalldruckfeld, das aus mehreren Quellen gespeist wird, lässt sich einfach mit Hilfe der Vektoraddition berechnen. Treffen die Wellen aus unterschiedlichen Quellen (T1, T2, X-Koordinaten der Transmitter) an einem Punkt ein, legen sie unterschiedlich lange Wege (d1, d2) zurück.
u ist das Verhältnis der Wegdifferenz zur Wellenlänge
λ. Ein Wegunterschied von einer Wellenlänge entspricht einer
Phasenverschiebung von 360°=2π.
, die Phasenverschiebung am Ort
P ist demnach u * 2π.
αn kann zur Richtungsabhängigen Amplitudenkorrektur
verwandt werden.
Jede Schallquelle wird durch einen Vektor repräsentiert, dessen Länge durch die Amplitude bestimmt ist und dessen Richtung die Phase ist. Die Addition der Vektoren ergibt die resultierende Amplitude und Phase.
