Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 33
Текст из файла (страница 33)
По сравнению с другими известными способамк получения звуковых изображений (напр., с помощью ввуковивора) акустнч. Г. не требует применения специальных устройств для фокусировки ввуза — акустич. линз, эонных нластинок и т. п., дает принципиальную возможность получать объемные изображения предметов и, главное, более ГОЛОГРАЯ НН полно испольэовать информацию о рассеянном предметом звуковом поле. Методы Г. применяются также для решения других аадач акустики, где требуется детальное изучение амплитудно-фазовой структуры отраженного или рассеннного звукового пола, в частности при исследовании дифракции волн на раалпчных телах, в т, ч. акустически прозрачных, в задачах формирования характеристик иаправлвкмосгаи акустпч.
антенн и при пространственно-временной обработке акустич. сигналов и полей. Основной принцип получения акустпч. голографич. изображений аналогичен оптич. Г.: сначала регистрируется картина, полученная в результате интерференции двух авуковых волн — рассеянной предметом и опорной, а затем по полученной запнси— акустической голограмме — восстанавливается либо исходное паображепие предмета, либо структура рассеянного этим предметом поля на иск-ром расстоянии от него. В акустич. Г., особенно использующей УЗ-вой диапазон частот, восстановление исходного ноля по акустич. голограмме обычно пропзводится с помощью когеревтного света подобно тому, как восстанавливается оптич.
голограмма. С `оявлением быстродействующих ЭВМ и развитием алгоритмов быс~рого преобразования Фурье стало возможным осуществлять цифровое восстановление акустич, голограмм, особенно на низких н звуковых частотах. Для того чтобы оптически восстановить голограмму, ее надо сделать видимой. С этой целью применяются различные способы вивуаливайии внуковых полей. Оптич. иэображение акустич. голограммы может быть зафиксировано на фотопленке и затем восстановлено в когерентном свете. Фнаические принципы акустической голографии. При облучении плоской волной точечный объект, согласно принципу Гюйгенса — Френеля, рассеивает сферпч. волну и, (рис. 1). Если одновременно послать другую, опорную волну и, когерентную первой, то в плоскости Р, поставленной на пути этих волн, будет иметь место иптерференционная картина. Располагая в плоскости Р акустпч.
пространственный квадратичный детектор, реагирующий на звуковое давление изменением оптич. прозрачности,получим распределение оптич. прозрачности на плоскости детектора в соответствии с ф-лой: и = и*, + и' + 2и,ив соа (ф, — фв), где и„ио — амплитуды, а ф„фв— фазы йредметной и опорной волн соответственно.
Т. о., прозрачность в разных местах пространственного детектора будит переменной: на нем будут видны черелующиеся тдмпые к светлые полосы. Зарегистрированная картина иаз. а к у с т и ч е с к о й г оп о г р а м м о й. Интерференцнопная картина плоской и сфернч, волн (рис. 1) имеет впд концевтрпч. окружностей, причем разность фаа для двух соседних окружностей равна 2п. Зто т. н. ванная решетка, или эонная линза Френеля; в акустике ее иногда наа.
пластинкой Сорэ. тонг обв Фвтгнвагтннна (голограмма) ркс. Г. Схема образования акусгзческой голограммы точвчвого источника прк пло- ской опорной волне. Для восстановления голограмму освещают плоской волной от источнвка когеревтного света; при этом ее можно рассматривать как обычную дифракциоиную решетку (рис. 2). Если прозрачность решетки изменяется по синусопдальному закону, то волны порядка выше 1-го отсутствуют. Углы, под к-рыми распространяются волны ~1-го порядка, увеличиваются при переходе от центра данной решеткп к ее краям.
Все лучл +1-го порядка пересекаются в одной точке, а все лучи — 1-го порядка походит иэ одной точки, т. е. лучи первых порядков образуют две сферич. волны— сходящуюся и расходящуюсн. Точка, иа к-рой расходится волна, и точка, в к-рой оиа сходится, расположены симметрично по обе стороны голограм- РОЛОРРАФИЯ мы, образуя мнимое и действительное иэображения источника. Голограмма протяженного предмета представляет собой совокупность многих точек, поэтому кахкдая из них, являясь источником сферич. волны, при интерференции с опорной волнои яе м Лебсмеетель ое зсбраме ие Ж=-'== Мнеяое изобра елее Ркс.
2. Схема восстановления голографического изображения точечного объекта. (плоской) создает свою аонную линзу Френеля на пространственном детекторе. Восстановленные изображения этих точечных источников образуют иэображение протяженного предмета. Чем ближе точка предмета к плоскости регистрации, тем чаще чередуются кольца ее зонной решетки, и, наоборот, более удаленная точка создает более редкую структуру колец. Именно поэтому плоская голограмма при восстановлении передает глубину предмета и позволяет получать объймные изобраигения. Различные методы получения н восстановления акустических голограмм. В оптич.
Г. фотопластинка является пространственным оптич. детектором с практически неограниченными волновыми размерами и громадным числом отдельных приемников — зерен фотоэмульсни, к-рые являются, кроме того, устройством долговременной памяти. В акустике отдельные функции фотопластинки выполняют различные устройства, прежде всего— распределенная система элеятроаярстических яреобразоеателей — приемников звука: микрофоны, гидрофоны и пр.
В области высокочастотного УЗ существуют другие способы регистрации. Используются также устройства формирования голограммы и преобразования акустнч. голограммы в оптическую, к-рая затем восстанав- ливается в когеревтном световом потоке лазера. При использовании системы линейных преобрааователей, поэволиющих передать фазу сигнала, можно отказаться от акустич. опорного сигнала и заменить его электрическим.
Интерференция в этом случае осуществляется суммированием принятых каждыы иэ приемников сигналов с опорныи влектрическим. Используется также перемножение принятого и опорного сигнала с последующим интегрированием по времени — т. н. корреляционный способ записи акустич. голограмм. Для преобразования акустич. или электрич. голограммы, зафиксированной системой приемников звука, в оп тическую можно применить любой способ модуляции светового потока, напр.
соединить выходы каналов каждого приемника с лаыпочками и сфотографировать полученную картину. При таком способе число отдельных акустич. приемников-преобразователей долигно быть очень велико — до десятков и сотен тысич. В случае, когда не требуется быстродействие, систему приемников можно заменить одним приемником, сканирующим звуковое поле в заданной плоскости Р (рис. 3), к-рый переме- Рис. 3. Схема лолучекия акустической голограммы механическим скаиировакием соля одиночным лряемником: т — задающий генератор; х в б — излучатели звука; б — предмет; б — сканирующий яриЕмник звука; Š— клоскость скакирозаикя; 7 — злектрокиолучекая трубке; Š— фота- регистратор. щается в плоскости сначала по горизонтали, затем смещается на ааданную величину по вертикали и снова перемещается по горизонтали, но в обратную сторону. С приемника зву- ка 5 сигнал после необходимой обра- ГОЛОГРАФИЯ ботки поступает на модулятор яркости луча электроннолучевой трубки 7.
Пятно луча перемещается по экрану синхронно с движением сканирующего ириймника, и на окране последоваеельно высвечивается акустич. голограмма. На этом этапе происходит первое масштабное преобразование, Рне. В. Октнческая схема восстановления акустических голограмм:  — каеер; г— ноллнматор; в — слабая отрицательная линза;  — акустическая голограмма; в — пространственный Фильтр; в — сйернческая лянка 1объекгия); 7 и в — яосстанокяенные изображения; Š— цзоскость регистрации. т. е. входнан акустич. апертура, равная площади сканирования, превращается в изображение на электроннолучевой трубке обычно с коэфф.
уменьшения — 200 †5. С экраном трубки совмещен фоторегнстратор 8, в плоскости изображения к-рого установлена фотопластинка. При этом происходит дополнительное уменьшение голограммы с коэфф. -5 — 10. После того как приемник просканирует всю заданную площадь, затвор фоторогнстратора закрывается, и далее пластинка обрабатывается обычным образом.
Полученную голограмму восстанавливают с помощью оптич. установки (рис. 4), состоящей из источника когерентного света 1 — лазера, обычно работающего в непрерывном режиме генерации, коллиматора 2, создающего параллельный пучок света (плоская восстанавливающая волна), плоскости голограммы е, линзы илиобьектива С для увеличения восстановленного иэображения и плоскости регистрации У. Способ сканирования одиночным приемником требует достаточного времеви для съема голограммы (5 — 10 минут), но благодаря простоте он широко применяется в лабораторных голографических исследованиях и в системах УЗ-вой дефектоскопии. Вместо одиночного приемника можно использовать механич. перемещение линейной протяженной антенны.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
