Simulation und messtechnische Erfassung von Ultraschall in Medien mit Dämpfung gemäß allgemeinem Frequenzpotenzgesetz

Die Ausbreitung von Ultraschallwellen findet bei vielen Applikationen, wie der Ultraschall- Spektroskopie, der Sonografie, der Ultraschallchirurgie und der Lithotripsie, in Medien statt, in denen sich die Schalldämpfung nicht mit thermoviskosen Verlusten beschreiben lässt. Im Entwicklungsprozess der Geräte werden vielfach computergestützte Simulationsverfahren eingesetzt. Fehlbeschreibungen der Schalldämpfung können allerdings zu merklichen Abweichungen in simulierten Signalverläufen des Schallfeldes führen.

Als Ziel der Arbeit wurde deswegen angesetzt, Methoden für Forschung und Entwicklung zur Verfügung zu stellen, welche die spektralen Eigenschaften von Dämpfung und Schallgeschwindigkeit wirklichkeitsgetreu abbilden. Zur Beschreibung der Schalldämpfung wurde ein Frequenzpotenzgesetz-Ansatz gewählt, mit dessen Hilfe auch das dispersive Verhalten der Schallgeschwindigkeit einheitlich über die Kramers-Kronig-Beziehungen beschrieben werden kann. Die Legitimität des Ansatzes im Rahmen der in der Literatur bekannten Modelle wurde diskutiert.