奇妙的声全息技术

声全息是利用声波干涉获得被观察物体声场全部信息的声成像技术.20世纪60年代中期,为了检测和显示对于可见光和X射来说是不透明物质的结构特性,人们提出用声波代替光波的声全息技术的研究,并且迅速地得到发展和应用.     

液面法声全息成象

声全息成象是继光全息照相之后发展起来的一种全息技术(关于全息照相的原理,请参考本刊第三卷第一期王永昭《全息照相》一文)。声波具有能够在不透光的物质中传播的特性,利用声全息成象便有可能得到不透光物体内部结构的象,因而就有可能在医学诊断、无损探伤、水下显示及地层探测等方面得到应用。我们仅就声全息成象技术中的一种方法,即“液面法”做了一些实验方面的尝试,得到了一些简单物体的象。 一、几种声全息成象方法简介 声全息和光全息的基本原理是一样的,只是把形成全息图的光波换用声波。除物体波束外,在基本的方法中,也要加入参考…     

基于声压-振速测量的平面近场声全息实验研究

常规的近场声全息均是采用全息面声压或质点振速作为输入量求解,由于采用单一输入量无法分离来自全息面背向声波的干扰,因此要求所有声源均位于全息面的同一侧,即测量声场为自由声场,这种要求大大限制了近场声全息的实际应用.基于声压-速度测量的近场声全息以全息面上声压和质点振速同时作为输入量,通过建立和求解两侧声源在全息面上的声压和质点振速耦合关系,可以实现全息面两侧声波的分离,从而解决上述问题.文中在前期对声场分离技术研究的基础上,基于欧拉公式和有限差分近似,推导了新的基于声压-速度测量的平面近场声全息理论公式.随后通过实验检验了该方法在有背景源干扰情况下实现声场分离和重建的有效性.     

大孔径声全息密集阵列的阵元数量去冗余方法

大孔径密集声全息阵列是实现对非平稳噪声成像的有效手段,通过现场快速成像可以掌握声场分布的动态特征。增加声阵列的孔径和阵元密度是提高近场声全息成像性能的主要措施,但随着声阵列阵元数量的增加,声压采集数据量增大,全息运算速度降低,全息成像动态性能下降,不利于现场即时成像分析。研究表明,在一定信噪比条件下,盲目增加阵元数量并不一定能提高近场声全息性能,为此,本文针对密集声全息阵列的阵元数量冗余问题进行研究,提出最优阵元数量估算方法,并采取去冗余处理。本文仿真和实验验证表明:针对一定信噪比条件下的密集阵列去冗余方法实际有效,可以在不降低近场声全息成像性能的前提下,降低运算量,提高全息成像速度,对于非平稳噪声的现场声全息成像测试具有实用意义。     

近场声全息扫描仪的制作和验证

以基于格林函数的近场声全息理论为基础,用模块化结构设计方法组合40路硅咪采集模块、步进电机扫描模块和单片机控制存储模块,制作了近场声全息扫描仪.编写Matlab程序,正向和逆向重构空间不同位置处声波的声压和相位分布.测量单声源的复声压分布,声场全息重构符合实验测量结果.     

声学消息

中国声学学会检测声学分会于5月11至13日在湘潭举行93学术交流会,学术交流以超声检测及声波检测为主(光声检测专业组的学术交流计划在年底举行)。交流论文27篇,超声检测14篇,声波检测7篇,光声检测6篇,内容涉及检测声学的新技术,新方法,新材料及新应用。如复合材料超声换能器,反射谱检测技术,超声反射CT,近场声全息,低频声换能器校正,声     

近场声全息成像方法的研究

本文对近场声全息成像方法的基本理论及特点做了简单介绍。针对声源重建问题的不适定性,提出一种新的空间频率域滤波方法——带约束条件的最小二乘法,改善了重建结果的稳定性。运用近场声全息成像的数字方法,对圆板的振动及其辐射声场进行了计算机模拟研究并验证了滤波处理的效果。本文还用自制的32阵元线阵扫描实验系统,对一个在空气中辐射400赫声波的小型扬声器的振动及声场进行了近场声全息成像研究,给出初步实验结果。     

基于支持向量回归的patch近场声全息研究

为了解决patch近场声全息中全息数据外推问题,提出一种基于支持向量回归的一步式patch近场声全息技术。该方法首先把初始全息面上的数据当成训练样本进行学习,构造出回归函数,然后利用回归函数实现全息数据外推,最后基于统计最优近场声全息进行重建。数值仿真和实验研究的结果表明:在各个分析频率下,该方法都可以实现小孔径全息面的近场外推。从近场声全息重建结果看,即使初始全息数据受到噪声干扰,该方法也是一种有效的patch近场声全息技术。      

运动声源的边界元声全息识别方法研究

提出了一种可实现任意形状的运动结构噪声源识别的声全息方法.通过结合移动框架技术与边界元声全息技术两种算法的特点,提出利用移动框架技术将存在多普勒效应的时域数据转换成边界元声全息所需的双平面全息数据,然后由边界元法声全息公式重构任意结构表面的声学信息,实现运动结构噪声源定位.该方法既具有移动框架技术处理运动问题的快速简便...     

统计最优平面近场声全息原理与声场分离技术

测量孔径尺寸的有限性，在基于空间傅里叶变换的平面近场声全息中会带来窗效应和卷绕误差. 为了克服窗效应和卷绕误差，引入了统计最优平面近场声全息技术. 运用声场叠加原理，证明了统计最优平面近场声全息的理论公式.通过在空间波数域限定kx,ky的取值范围，并离散其确定的空间波数面的途径，提出了一种确定波数矢量的方法.为了克服常规统计最优平面近场声全息技术的应用局限性——全息面一侧的声场必须为自由声场，提出了适用于统计最优平面近场声全息的、基于双全息面测量的空间声场分离技术. 通过实验和数值仿真对理论推导的正确性进行了验证. 关键词： 统计最优 平面近场声全息 波数矢量 声场分离