Incorporation of a spatial source distribution and a spatial sensor sensitivity in a laser ultrasound propagation model using a streamlined Huygensʼ principle

Jernej Laloš (Avtor), Aleš Babnik (Avtor), Janez Možina (Avtor), Tomaž Požar (Avtor)

Povzetek

The near-field, surface-displacement waveforms in plates are modeled using interwoven concepts of Greenʼs function formalism and streamlined Huygensʼ principle. Greenʼs functions resemble the building blocks of the sought displacement waveform, superimposed and weighted according to the simplified distribution. The approach incorporates an arbitrary circular spatial source distribution and an arbitrary circular spatial sensitivity in the area probed by the sensor. The displacement histories for uniform, Gaussian and annular normal-force source distributions and the uniform spatial sensor sensitivity are calculated, and the corresponding weight distributions are compared. To demonstrate the applicability of the developed scheme, measurements of laser ultrasound induced solely by the radiation pressure are compared with the calculated waveforms. The ultrasound is induced by laser pulse reflection from the mirror-surface of a glass plate. The measurements show excellent agreement not only with respect to various wave-arrivals but also in the shape of each arrival. Their shape depends on the beam profile of the excitation laser pulse and its corresponding spatial normal-force distribution.

Ključne besede

Greenʼs function;laser ultrasonics;optodynamics;radiation pressure;wave propagation;

Podatki

Jezik:	Angleški jezik
Leto izida:	2016
Tipologija:	1.01 - Izvirni znanstveni članek
Organizacija:	UL FS - Fakulteta za strojništvo
UDK:	535(045)
COBISS:	14391835
ISSN:	0041-624X
Št. ogledov:	654
Št. prenosov:	415
Ocena:	0 (0 glasov)
Metapodatki:

Ostali podatki

Sekundarni jezik:	Slovenski jezik
Sekundarni naslov:	Vključitev prostorske porazdelitve vira in prostorske občutljivosti senzorja v širitvenem modelu laserskega ultrazvoka z uporaba dopolnjenega Huygensovega načela
Sekundarni povzetek:	Valovne oblike pomikov površine plošč smo v bližnjem polju modelirali z uporabo prepletenih konceptov formalizma Greenovih funkcij ter dopolnjenega Huygensovega načela. Greenove funkcije, ki ustrezajo gradnikom iskanih valovnih oblik, so pri tem ustrezno utežene in superponirane glede na njihovo poenostavljeno porazdelitev. Ta pristop vključuje poljubno krožno prostorsko porazdelitev vira in poljubno krožno prostorsko občutljivost senzorja na merilnem območju. Izračunali smo valovne oblike za enakomerno, Gaussovo in kolobarno porazdelitev vira ter za enakomerno občutljivost senzorja, pri čemer smo ustrezne utežene porazdelitve med seboj primerjali. Kot demonstracija uporabnosti razvitega modela smo izračunane valovne oblike primerjali z meritvami laserskega ultrazvoka induciranega zgolj s sevalnim tlakom. Ultrazvok je bil sprožen z laserskim bliskom, ki se je odbil od zrcalne površine steklene plošče. Meritve kažejo na odlično ujemanje z modelom tako pri časih prihoda posameznih valov kot tudi pri njihovih oblikah. Slednje so odvisne od časovnega poteka vpadlega laserskega bliska ter od njegove prostorske porazdelitve.
Sekundarne ključne besede:	Greenove funkcije;laserski ultrazvok;optodinamika;sevalni tlak;širjenje valovanja;modeliranje ultrazvoka;
Vrsta dela (COBISS):	Članek v reviji
Strani:	str. 34-42
Zvezek:	ǂVol. ǂ66
Čas izdaje:	Mar. 2016
DOI:	10.1016/j.ultras.2015.12.002
ID:	10990081