Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 34
Текст из файла (страница 34)
При этом время събма информации по одной координате может быть сделано очень малым путем применения электронного опроса приемников антенны, а по второй — занимать не более нескольких десятков секунд. Этот способ аналогичен сканированию одним приемником, однако число алектронкых каналов при параллельной обработке равно числу приемников в антенне и составляет обычно 100 — 300. Если длина сканирования равна длине антенны, то эквиналеитное число приемников равно 10в — 9 10'. Такой способ получения акустич. голограмм применнется для решения целого ряда практич.
задач в гидроакустике. В голографич. устройствах с линейными антеннами для облучения предмета иногда используется импульсное излучение. Это позволяет отказаться от мохакич. перемещения антенны и формировать акустич. голограммы в режиме, к-рый наэ. «азимут — дальность», голограмма в этом случае строится не в плоскостных координатах х и р, а в координатах угол — время.
Наибольшее быстродейстнне дают способы регистрации акустнч. голограмм, основанных на применении приемной антенны, выполненной в виде двумерной матрицы приемников (рис. 5); при этом сигналы опраши- 6Ц ,ф Рне. З. Схема голограйнческого устройства с матрнчной двумерной антенной; в — антенна; в — устройство параллельного Формирования голограмм; в — устройство отображения гозограммы на трубке с мишенью из езектрооктнческого кРисталла; в — оптическая сксгема восстановлении изображения;  — нндикатар;  — еадаюшкй генератор; à — излу- чатель; в — предмет. ваются и обрабатываются электронным способом. Такие устройства поаволяют получать изображения предметов в масштабе реального времени.
Для записи акустич. голограмм в них применяетсл не фотопленка, а специальные носители, не требующие никакой дополнительной обработки (термо- ГОЛОГРАФИЯ пластики, электрооптич. кристаллы, жидкие кристаллы, оптич. керамика и т. и.). Напр., при записи голограммы на электроннолучевой трубке,мишень к-рой выполнена из прозрачного для света электрооптич. кристалла типа ДКДП, электронный луч изменяет локальный коэфф. преломления кристаллич. мишени в соответствия с интерференционной акустич. картиной рассеянного поля.
Направляя на мишень световой поток от лазера, можно наблюдать в нек-рой области пространства восстановленное акустич. изображение предиета. В подобных устройствах число приемных элементов в антенне может быть достаточно велико, что создает определенные технвч. трудности при практич. ре»- лизации. Описанные методы получения акустич.
голограмм используются в основном в диапазоне звуковых и низких УЗ-вых частот от л до 300 — 500 кГц. В более высокочастотном диапазоне методы регистрации голограммы основываются на нек-рых способах непосредственной визуализации УЗ-вых полей без предварительной записи оптич. изображения акустич. голограммы. Метод поверхностного р е л ь е ф а. Наибольшее распространение получили способы, основанные на методе поверхностного рельефа. Звуковая волна, падающая на отражающуял поверхность воды, создает на ней давление звукового излучения, пропорциональное интенсивности звука, и деформирует ее. Если деформированную поверхность осветить когерентным светом, то возникает фазовая модуляция отраженного света, к-рую для получения оптич. изображения необходимо превратить в амплитудную.
Это можно сделать, напр., применяя теневой метод или метод фазового контраста. Однако при этом очень плохо передается информации о низких пространственных частотах, к-рые доминируют в акустич. изображении. Голографич. метод регистрации поаволяет устранить этот недостаток и передать информацию о низкочастотной структуре изображения, поскольку ее можно перенести на высокочастотную пространственную несущую— опорный пучок.
Одной из раановидностей метода является т. и. безлинзовая Г., при к-рой предмет 8 (рис. 6) располагают так, чтобы интерференционная картина на поверхности воды представляла собой его пространственный спектр. Это можно сделать либо с помощью акустич. линзы, либо, если гюээоляют размеры ванны, разлющением предмота иа достаточно Рис. е. схема беэливэовой ультразвуковой голографии: г — излучатели; Э— авусгическае линзы: à — предмет; 4— кювета е водой; 5 — волуяреэрачяое зеркало; в — аягяческая сжгеиа эоссгвяеэаеаия; 7 — влескосгь регистрация аэобра- женин. больяюм расстоянии от поверхности воды. Оптич. восстановление изображения осуществляется сферич, линзой, в фокальвой плоскости к-рой устанавливается регистрирующее устройство. Методы д и н а м и ч е с к о й У 3 - в о й г о л о г р а ф и и основаны также на деформации поверхности, но деформация в этом случае зависит от звукового давленая не квадратично, а линейно.
При прохождении звука через акустически прозрачную пленку он не оказывает на нее давления излучения, однако она участвует в движении среды и ее отклонения пропорциональны колебательному смещению. Если нанести на пленку отражающее свет покрытие, то деформация ее может быть преобразована в фазовую модуляцию светового потока, падающего с обратной по отношению к звуку стороны пленки.
С помощью разнообразных схем демодуляции светового излучения можно сделать видимыми смещения участков пленки в акустической волне. Этот метод применяется, напр., для визуализации колебаний поверхности твердого тела, граничащей с газовой фазой (рис. 7). Лааервый луч 1, сканирующий отражающую поверх- ГОЛОГРАФИЯ вость 2, считывает информацию о ее деформации, в результате происходит фазовая модуляция светового потока. С помощью линзы 4 выходной зрачок отклоняющего пучок устройства проектируется на входную апертуру детектора 6 (напр., фотодиода), веред к-рым установлена ножевая диафрагма 6, преобразующая фаэовук> модуляцию в амплитудную.
На выходе фотодиода получается сигнал, пропорциональный амнлитуде смеп1ения поверхности, к-рый далее перемножается с опорным и модулирует по яркости Рис. У. Сигма пелучеаиа динаялчгаией акустической голограммы (пе Габору): г — сканирующий луч лазера; г — свгтеетражающег покрытие; г — иглучатель ультразвука; г — лиега; 9 — ножевая диафрагма; 9 — фегеяиея; г — усилительб  — галающий геигратер; 9— лгреияежэтель; га — индикатор голо- граммы; Ы вЂ” предмет.
луч электроннолучевой трубки 10. На экране трубки возникает изображение акустич. голограммы. к-рую фотографируют и восстанавливают по обычной схеме. Освещая сразу всю деформированную поверхность равномерным широким пучком света и применяя для преобразования фазовой модуляции в амплитудную метод фазового контраста или метод Теплера, можно наблюдать восстановленное изображение в масштабе реального времони.
В атоы случае опорный пучок не нужен, поскольку пространственный детектор является линейным. Особенности акустической голографии. В акустич. Г. вались голограммы осуществляется на звуковых волнах с длиной волны Хэв, а восстановление происходит в оптич.
диапазоне при значительно меньшей длине волны асе. Для того чтобы получить неискаженное изображение предмета, акустич. голограмму необходимо уменьшать точно в р = 2991)ггэ раз. Для звукового диапазона частот р 109— — 10'. При таком болшпом уменьшении восстановленные изображения приходится рассматривать в очень сильный микроскоп, т. к.
размеры голограмм получаются очень малыми. Напр., если акустич. голограмма эависывалась при ):.гэ = 1 — 2 см, а восстановление осуществлялось при й э =- = 0,63 мкм (красный свет), то )г = — 3 10'. Если акустнч. голограмма записывалась по площади 3 м Х 3 м, то размер эквивалентной оптич. голограммы равен 300 мкм Х 300 мкм. Без микроскопа такую голограмму невооруженным глазом рассмотреть трудно, не говоря уже о том, что для ее записи потребуется фотоматериал с очень высокой разрешающей способностью. По этой причине акустич.
голограммы уменьшают не точно в р раз, а так, чтобы с полученной оптич. голограммой было удобно работать; обычно ее размеры составляют от 1 до 10 мм. Естественно, что при этом возникают искажения в восстановленном изображении. Основное искажение обусловлено тем, что при уменьшении акустич. голограммы в т раз поперечные размеры предмета уменьгпаются также в т раз, а продольные — в тг!)г раз. Для получения неискаженного иэображения необходимо, чтобы т = йц важно также, чтобы опорные и восстанавливаемые волны были плоскими.
Качество акустич. голограмм и восстановленных иэображений можно оценивать разрешающей способностью б, т. е. минимальным расстоянием между двумя точками, к-рые иожно увидеть раздельно с помощью голограммы, где б = йэв ЛЮ (у( — расстояние от предмета до плоскости регистрации, Гу— линейный размер плоскости регистрации акустич. голограммы). Применение акустической голографии. Наиболее широко методы акустич. Г. используются для целей медицинской УЗ-вой диагггогтикиг визуализации кровеносных сосудов, злокачествонных образований, получения изображений внутренних органов (почек, глазного дна, желчного пузыря и др.).
Голографнч. методы позволяют получить, в частности, наиболее точ- ГОРИПИК В КЛЬтРАЗВККОВОМ ПОЛК пую информацию о внутриутробном развитии человека. Имеется серийная аппаратура для этих целей. Для биологич. исследований выпускаются голографич. УЗ-вые микроскопы с разрешением -10 — 15 мкм. Возможно применение методов УЗ-вой Г. э УЗ-вой дефектоскопии для визуализации дефектов от 1 до нескольких мм (раковины, трещины, инородные включения и пр,). Получение более высокой разрешающей способности ограничивается отсутствием мощных широконаправленных УЗ-вых излучателей, необходимых для равномерного облучения образцов. Методы акустич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
