Matriz paramétrica
Una matriz paramétrica, en el campo de la acústica, es un mecanismo de transducción no lineal que genera haces estrechos, casi sin lóbulos laterales, de sonido de baja frecuencia, a través de la mezcla e interacción de ondas sonoras de alta frecuencia, superando de manera efectiva el límite de difracción (una especie de 'principio de incertidumbre' espacial) asociado con la acústica lineal. El haz principal sin lóbulos laterales de sonido de baja frecuencia se crea como resultado de la mezcla no lineal de dos haces de sonido de alta frecuencia en su frecuencia de diferencia. Las matrices paramétricas se pueden formar en agua, aire y materiales terrestres/rocas.
Historia
La prioridad en el descubrimiento y explicación de la matriz paramétrica se debe a Peter J. Westervelt, ganador de la Medalla Lord Rayleigh (actualmente profesor emérito de la Universidad de Brown), aunque al mismo tiempo se estaban realizando importantes trabajos experimentales en la ex Unión Soviética.
Según Muir y Albers, el concepto de la matriz paramétrica se le ocurrió al Dr. Westervelt mientras estaba destinado en la sucursal de Londres, Inglaterra, de la Oficina de Investigación Naval en 1951.
Según Albers, él (Westervelt) fue el primero en observar una generación accidental de sonido de baja frecuencia en el aire por parte del capitán H.J. Round (pionero británico del receptor superheterodino) a través del mecanismo de matriz paramétrica.
El fenómeno de la matriz paramétrica, observado por primera vez de forma experimental por Westervelt en la década de 1950, fue explicado teóricamente más tarde en 1960, en una reunión de la Sociedad Acústica de Estados Unidos. Unos años después, se publicó un artículo completo como una extensión del trabajo clásico de Westervelt sobre la dispersión no lineal del sonido por el sonido.
Fundaciones
La teoría de Westervelt sobre la generación y dispersión del sonido en medios acústicos no lineales se basa en la aplicación de la ecuación de Lighthill para el movimiento de partículas en fluidos.
La aplicación de la teoría de Lighthill al ámbito acústico no lineal produce la ecuación de Westervelt-Lighthill (WLE). Se han desarrollado soluciones para esta ecuación utilizando funciones de Green y métodos de ecuaciones parabólicas (PE), en particular mediante la ecuación de Kokhlov-Zablotskaya-Kuznetzov (KZK).
Westervelt también desarrolló y generalizó un formalismo matemático alternativo que utiliza métodos de operadores de Fourier en el espacio de números de onda. El método de solución se formula en el espacio de Fourier (número de onda) en una representación relacionada con los patrones de haz de los campos primarios generados por fuentes lineales en el medio. Este formalismo se ha aplicado no solo a matrices paramétricas, sino también a otros efectos acústicos no lineales, como la absorción de sonido por el sonido y la distribución de equilibrio de los espectros de intensidad del sonido en cavidades.
Aplicaciones
Las aplicaciones prácticas son numerosas e incluyen:
- sonido bajo el agua
- sonar
- profundidad sonando
- perfiles sub-bottom
- pruebas no destructivas
- y 'ver a través de paredes' sensing
- teleobservación del océano
- ultrasonido médico
- tomografía
- underground seismic prospecting
- control de ruido activo
- y sistemas de audio comerciales de alta fidelidad direccional (sonido de ultrasonido)
También se pueden formar conjuntos de recepción paramétrica para la recepción direccional. En 2005, Elwood Norris ganó el premio MIT-Lemelson de 500.000 dólares por su aplicación del conjunto paramétrico a altavoces comerciales de alta fidelidad.
Referencias
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Más lectura
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- Harvey C. Woodsum, "Analytical and Numerical Solutions to the 'General Theory for the Scattering of Sound by Sound", J. Acoust. Soc. Am. Vol. 95, No. 5, Parte 2 (2PA14), junio, 1994 (Programa de la 134a Reunión de la Sociedad Acústica de América, Cambridge Massachusetts)
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