超聲波在二維多重散射介質中的傳播特性

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姓名

鄭佩慈(Pei-Tzu Cheng) 查詢紙本館藏

畢業系所

物理學系

論文名稱

超聲波在二維多重散射介質中的傳播特性
(Propagation Properties of an Ultrasonic Pulsed Wave in a multiple scattering medium)

相關論文

★ 波在二維系統中的多重散射

★ 波在一維系統中的傳播與局域化

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摘要(中)

論文簡介
對於波的研究, 發現許多有趣的現象, 我們可以藉由多重散射的研究而有些許的了解, 這些結果也成功地解釋了包括波的局域性, 脈衝波的傳遞..等, 波的特性。其中, 在波的局域化的研究上, 不管二維或者是三維的體系下, 前人都有了相當的成果。
儘管如此, 對於在散射體厚度雖薄但仍可造成波多重散射的情況下, 由ballistic波過度到擴散(diffusive)的轉換過程的特性並非全然的了解。在此篇論文中, 將具有強散射特性的鋼柱隨意排列成一矩形, 由原點產生一脈衝波, 在鋼柱排成的矩形中經過多重散射後再另一端接收訊號, 藉由厚度的改變, 發現此矩形的厚度與傳遞的平均自由半徑的比值透露出某些特性明顯的反應出ballistic到diffusive的轉換。因此,平均自由半徑益發顯得重要, 也是此篇論文要探討的主題之一。
到目前為止, 有實驗驗證了在三維體系下, 與理論有著相當的吻合。而本篇文章則藉由電腦將嚴格的數值解解出, 模擬二維體系。並與實驗所得之結果做比較。

關鍵字(中)

★ 平均自由徑
★ 超聲波
★ 多重散射

關鍵字(英)

★ ultrasonic
★ multiple scattering
★ mean free path

論文目次

1 Introduction 4
2 Theoretical background 9
2.1 Theory of multiple scattering in 2D……………………………….9
2.1.1 Cylindrical waves…………………………………………..9
2.1.2 Scattering by an ensemble of scattering cylinders………...10
2.2 Multiple scattering with pulsed wave…………………………….14
2.2.1 The line source…………………………………………….14
2.2.2 Pulses generation………………………………………….15
2.3 Transport parameters……………………………………………..16
2.3.1 Intensity and coherent wave……..………………………..16
2.3.2 Beyond the coherent wave………………………………..19
3 Results and Discussion 21
3.1 The model………………………………………………………..21
3.2 The simulation results……………………………………………23
3.3.1 Coherent and ballistic waves……………………………..23
3.3.2 The elastic mean free path………………………………...30
3.3.3 Comparsion with experimental results……………………34
3.3 Beyond the elastic mean free path………………………………..37
4 Conclusion 40
Appendix 43
A. Numerical method of Fourier transform

參考文獻

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指導教授

葉真(Zhen Ye)

審核日期

2002-7-10

推文