Изображение звуковой волны, получение

Изображение звуковой волны, получение 204, 206 [c.716]

Пассивная акустическая голография. Г. а. может быть использована не только для получения изображений предметов путём нх облучения когерентной звуковой волной, но и для получения сведений о расположении самозвучащих объектов и их частотных спектрах эти методы наз. методами пассивной Г. а., поскольку в этом случае акустич. голограмма регистрируется с помощью звуковых волн, к-рые излучает сам объект. Такими излучателями могут быть разл. механизмы, объекты живой природы, разнообразные подводные объекты и т. п. Одним из часто используемых является метод пассивной широкополосной Г. а. (рис. 5), при [c.514]

Конечно, получение изображения с помощью звука не ново существуют приборы, называемые сонарами, которые дают такие же картины, как и на экране радара. Этот тип приборов в настоящее время применяется при разведке нефти и полезных ископаемых. Аналогичные сканирующие методы использовались также врачами — для нахождения грудных опухолей и при обследовании плода. В этих приложениях звук обычно имеет частоту от одного до десяти мегагерц. Еще один такого рода акустический метод использует прибор, который удачнее всего называть акустической фотокамерой . В этом методе звуковые волны, отраженные от объекта, фокусируются акустической линзой в преобразователь изображения, который переводит конфигурацию звуковых волн в видимую картину. [c.115]

Но большее значение этот эффект имеет для модельных, испытаний распространения звуковых волн в деталях сложной. формы и в общем случае в способах с получением изображения ([598], глава 13). [c.184]

После обнаружения дефекта материала и его местонахождения важнейшей задачей контроля является определение его величины. Ее можно определить, например, по изображению, аналогичному рентгеновскому снимку. Акустический метод изображения (визуализации), как и рентгеновский метод, ставит своей целью получение оптического изображения структур, которые непосредственно не являются видимыми. Для этого используется взаимодействие структур со звуковыми волнами, например отражение и поглощение распределение звукового давления, испытавшее влияние интересующей нас структуры, при помощи большого числа акустико-оптических преобразователей превращается в оптическое изображение. [c.292]

Наряду с таким косвенным характером получения изображения существенное отличие от получения оптического изображения заключается еще и в том, что длины звуковых волн по порядку величин близки к параметрам отображаемых структур (или немного меньше них), тогда как длины световых волн меньше этих параметров в 1000—10000 раз. Поэтому при оптическом получении изображения основную роль играет рассеянный свет, тогда как при акустическом отображении определенное значение имеют также и зеркально отраженные звуковые волны, а на переднем плане находятся явления дифракции. Поэтому оптическое и акустико-оптическое изображение одного и ТОГО же объекта существенно различаются между собой. Например, поверхность, представляющаяся при оптическом изображении шероховатой, в ультразвуковом изображении может выглядеть совершенно гладкой. [c.292]

Граница раздела между двумя средами деформируется поступающей туда звуковой волной. Этот эффект используется при рельефном методе для получения изображения поля ультразвуковых волн (рис. 13.1). [c.293]

Распределение звукового давления, создаваемое на приемной пластине изображаемым объектом, часто создается простым затенением или отражением звуковых волн. Однако для получения изображения (картины) звукового давления на приемной пластине применяют также системы акустических линз. [c.301]

В акустической или ультразвуковой голографии для получения голограммы используются звуковые волны. Целью здесь является, как и при всех вышеописанных способах формирования изображения, получение оптической картины структур, не поддающихся прямому оптическому наблюдению. [c.316]

Фиг. 190. Изображение стоячей звуковой волны в воздухе, полученное теневым методом.

Фиг. 204. Изображения ультразвуковых полей, полученные теневым методом. а и б—комбинационные волны при отражении звуковых волн от поверхности жидкости (а) и от металлического экрана (б), в и г—комбинационные волны внутри наполненных водой полых цилиндров.

В заключение рассмотрим фиг. 251. Здесь изображен случай, когда из всех распространяющихся в жидкости волн звуковая волна, распространяющаяся в горизонтальном направлении, обладает наибольшей интенсивностью. Поэтому особенно хорошо видны полученные вследствие диффракции и расположенные по горизонтали [c.203]

Выше рассматривались способы обнаружения звуковых волн при помощи оптических эффектов, основанных на диффракции или преломлении света на ультразвуковых волнах. Укажем еще несколько способов, при которых звуковые волны служат для получения изображения источника звука или каких-либо других предметов. [c.203]

В ультразвуковой технике линзы применяются в системах для получения изображения и для фокусировки звуковых полей. Сюда относятся также известные в оптике зональные пластинки или линзы Френеля (рис. З.П). Их преимущество заключается в том, что они тоньше обычных сферических или цилиндрических линз. Впрочем, они оптимальны только для одной длины волны, т. к. разница в фазе между зонами и расстояния между зонами пригодны лишь для некоторых определенных длин волн. Кроме того, импульс должен быть длинным, чтобы получить интерференцию при сдвиге фаз иногда довольно большого числа длин волн [278, 1498, 1499, 732] материалы для линз рассмотрены в работе [587]. [c.72]

Брэгговская дифракция света в поле ультразвуковых волн тоже может быть использована для получения акустико-оптического изображения (раздел 8.6) под влиянием контролируемого объекта, помещенного в отклоняющую ячейку (см. рис. 8.21), ультразвуковая сетка изменяется и соответственно изменяется лазерный свет, искривленный на решетке. Поскольку звуковое поле распространяется со скоростью звука в используемой жидкости, свет последовательно отклоняется от всех участков звукового поля в соответствии с распределением амплитуд и фаз. Для получения изображения с помощью телевизионной камеры и экрана требуется еще только синхронизация возбуждения звука и отклоняющего напряжения, С помощью схем вентиля времени можно диафрагмировать участки звукового поля, не предназначенные для получения изображения (например, отражения от помех). [c.296]

В устройстве, изображенном на фиг. 5.2, миниатюрный приемник, расположенный под поверхностью жидкости, дает на выходе электрический сигнал, пропорциональный сумме звуковых давлений предметного и опорного пучков. Для того чтобы Получить голограмму, аналогичную оптической, описываемой уравнением (5.9), необходимо пропустить электрический сигнал через квадратичный детектор и результат, соответствующий Данному положению приемника, записать на фотографический Транспарант. Как и в случае электронно-акустического преобразователя, голограмма строится путем синхронного сканирования записывающей среды и ультразвукового волнового фронта. Анализ составляющей сигнала на выходе приемника, обусловленной опорной волной, позволяет сделать вывод, что опорную волну можно заменить эквивалентным сигналом и в результате квадратичное детектирование можно заменить простым перемножением. Таким образом, для получения голограммы без опорного пучка необходимо только соответствующим образом обработать сигнал приемника, создаваемый ультразвуком, рассеянным на объекте. В оптике такой метод записи голограммы невозможен Из-за технологических трудностей. [c.162]

Для объяснения описанного явления можно еще сказать следующее. Если объектив 0 сфокусирован на поверхность кюветы или звуковой волны, то на экране 5 будет наблюдаться изображение последней и установка будет подобна установке в теневом методе, описанной в п. 1 настоящего параграфа (см. фиг. 187 или 193). Разница заключается лишь в том, что в последнем случае используется строго параллельный пучок света и максимум нулевого порядка не затемняется. Об этом уже говорилось в п. 2 настоящего параграфа при описании опытов Дебая, Сака и Кулона, которые первыми дали правильное толкование результатов наблюдений ультразвуковой решетки, опубликованных Гидеманом и сотрудниками. Они считали, что здесь имеет место получение оптических изображений звуковых волн за счет вторичной интерференции света диффракционных максимумов. Еще лучше это было обосно- [c.194]

Польман [1616, 1617] впервые доказал возможность получения звуковых изображений путем применения звуковых линз. На фиг. 252 дана аналогия между известным методом получения оптического изображения предмета и методом получения звукового изображения. Слева представлен случай получения изображений в отраженном свете (звуке), справа—в проходящем свете (звуке). Чтобы получить изображение звуковой волны на экране, Польман использует следующий эффект. Как подробно будет показано ниже (гл. VI, 6, п. 3), звуковые волны [c.204]

Основной принцип получения акустич. голографич. изображений аналогичен оптич. Г. сначала регистрируется картина, полученная в результате интерференции двух звуковых волн — рассеянной предметом и опорной, а затем по полученной записи — акустической голограмме — восстанавливается либо исходное изображение предмета, либо структура рассеянного этим предметом поля на нек-ром расстоянии от него. В акустич. Г., особенно используюш,ей УЗ-вой диапазон частот, восстановление исходного поля по акустич. голограмме обычно производится с помощ,ью когерентного света подобно тому, как восстанавливается оптич. голограмма. С появлением быстродействуюш пх ЭВМ и развитием алгоритмов быстрого преобразования Фурье стало возможным осуществлять цифровое восстановление акустич. голограмм, особенно на низких и звуковых частотах. Для того чтобы оптически восстановить голограмму, её надо сделать видимой. С этой целью применяются различные способы визуализации звуковых полей. Оптич. изображение акустич. голограммы может быть зафиксировано на фотоплёнке и затем восстановлено в когерентном свете. [c.90]

Метод поверхностного рельефа. Наибольшее распространение получили способы, основанные на методе поверхностного рельефа. Звуковая волна, падаюш ая на отра-жаюш ую поверхность воды, создаёт на ней давление звукового излучения, пропорциональное интенсивности звука, и деформирует её. Если деформированную поверхность осветить когерентным светом, то возникает фазовая модуляция отражённого 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 передаётся информация о низких пространственных частотах, к-рые доминируют в акустич. изображении. Голографич. метод регистрации позволяет устранить этот недостаток и передать информацию о низкочастотной структуре изображения, поскольку её можно перенести на высокочастотную пространственную несуш ую — опорный пучок. Одной из разновидностей метода является т. н. безлин-зовая Г., при к-рой предмет 3 (рис. 6) [c.93]

Недостаток этих методов получения изображения с помощью звука — двумерность изображения. Она объясняется тем, что фиксируется только интенсивность (квадрат амплитуды) звуковых волн в звуковом изображении. При этом невозможно регистрировать фазовую информацию, т. е. время прихода гребня волны от объекта относительно гребня опорной волны той же самой частоты. Главное преимущество голографии состоит в том, что она сохраняет фазовую информацию, как и информацию об интенсивности. Вся информация может быть обратно преобразована в оптическое изображение, которое в результате окажется трехмерным. [c.115]

Получение изображения с помощью эффекта фотоупругости (раздел 13.6 и 13.7) основано на так называемом двойном пре- ломлении под действием напряжений под влиянием механических напряжения (например, звуковой волны) свет распространяется во многих прозрачных твердых веществах в форме двух составляющих волп, линейно поляризованных перпендикулярно одна к другой и к направлению их распространения и имеющих различные скорости. Это приводит к вращению плоскости колебаний линейно поляризованного света, что можно сделать видимым цри помощи крестообразного поляризационного фильтра. Такой эффект используется для получения изображения звукорого поля искателя, для исследования распространений звука и для неразрушающего контроля материалов. [c.195]

Большое различие в длинах звуковых волн, используемых для съемки голограммы, и электромагнитных волн, используемых для восстановления (их отношение примерно равно 10 ) ведет к сильному искажению оптически восстановленной картины размеры по глубине увеличиваются пропорционально этому соотношению длин волн. Однако такого искажения изображения можно избежать соответствующим уменьшением оптической голограммы (в соотношении длин звуковых и электромагнитных волн). Впрочем, в таком случае неискаженное оптическое изображение п олучится настолько мелким, что для получения приемлемых изображений его придется оптически увеличить, что снова повлечет за собой искажения по глубине. Такое принципиальное ограничение акустической голографии ведет к практически полной потере трехмерности осевая разрешающая способность метода невелика. Каждое изображение практически содержит информацию только об одной плоскости. Однако при параллельном смещении плоскости изображения трехмерное волновое поле объекта можно реконструировать по крайней мере последовательно. [c.319]

Джакомини 1696], Хопвуд [905] и Эрнст [559] предложили для концентрации звука использовать ультразвуковые линзы ). Для уменьшения отражения звуковых волн от граничных поверхностей материал таких линз должен быть подобран так, чтобы его акустическое сопротивление рс по возможности равнялось акустическому сопротивлению окружающей среды вместе с тем скорость звука с в материале линзы должна отличаться от скорости звука в окружающей среде. В гл. П1, 4, п. 5 мы подробнее остановимся на применении жидкостных линз для получения акустических изображений. Герр [838] для гидроакустических опытов в диапазоне 20—60 кгц построил большую линзу, наполненную четыреххлористым углеродом, имевшую диаметр 23 см и фокусное расстояние 90 ш. Стенки этой линзы были выполнены из алюминия толщиной 0,6 мм, изогнутого по сферической поверхности радиусом НО см. Две такие линзы, будучи расположены друг за другом, позволяли концентрировать в фокальном пятне звуковые волны, излучаемые поверхностью в 0,4см при этом [c.119]

ИЗ которой видно, что она не зависит от силы звука и длины пути света в звуковом поле. Величина й пропорциональна квадрату длины звуковой волны и обратно пропорциональна длине волны света. Эксперименты, результаты которых легли в основу табл. 17, производились при Л=5460,7 А иХ=0,778жл . Это дает для с теоретическое значение, равное 55,7 см, в то время как среднее значение, полученное из измерений, равно 56,25 см. Ввиду того что с1 зависит от длины волны света, для получения контрастных изображений ультразвуковой решетки необходимо [c.196]

В обоих упомянутых выше методах (Гидемана с сотрудниками и Номото) для получения изображения ультразвуковых волн применялся строго параллельный пучок света. Однако хорошее изображение стоячих ультразвуковых волн можно получить также очень простым способом без применения оптических устройств, если использовать расходящийся пучок световых лучей (Бергман и Гёлих [243, 2441). На фиг. 245 представлена схема используемой при этом установки. Источником света служит небольшая 4-ваттная лампа с прямой нитью накала (длиной 12 мм). Для затемнения бокового света она помещается в предохранительный кожух с ирисовой диафрагмой на передней стенке. Лампа находится на расстоянии а, равном нескольким сантиметрам, от кюветы Т с жидкостью, в которой возбуждается звуковая волна. Нить накала лампы расположена параллельно фронту звуковой волны. С другой стороны от кюветы на расстоянии Ь помещается экран 5 . При возникновении в кювете стоячей волны на экране появляются светлые и темные полосы. [c.199]

Чтобы избежать часто довольно затруднительной юстировки отражателя, необходимой для получения чисто стоячей волны, Джакомини [700, 701] недавно воспользовался изображенной на фиг. 290 установкой для измерения скорости звука в жидкостях. Два одинаковых кварца и Q , питаемые от одного высокочастотного генератора, излучают в противоположных направлениях две бегущие звуковые волны. При последовательном пересечении этих Болн пучком света и при фокусировке обычным путем на экран изображения передней волны на экране получается картина стоячих волн. Объяснение этого явления см. в гл. VI, 1. [c.233]

При получении изображения звукового поля в жидкостях при помощи диффракции света наблюдается зависимость абсолютной освещенности от угла диффракции в газах, помимо этого, наблюдается еще и относительное уменьшение освещенности, зависящее от угла между направлением распространения звуковой волны и направлением падающих световых лучей. Подобного рода явление возможно лишь в том случае, если на больших расстояниях от излучателя диффракционное отклонение си 1ьнее, чем вблизи от него. Причина этого явления лежит в деформации звуковой волны, частично обусловленной акустическим ветром, создаваемым колеблющимся кварцем. В газах благодаря большой скорости акустического ветра этот эффект значительно больше, чем в жидкостях. Газовые потоки, сообщая дополнительную скорость звуковой волне, приводят к постепенному искажению ее фронта, порождающему указанные изменения угловых соотношений. [c.332]

Для получения неискаженной модуляции нужно обращать особое внимание на получение действительно стоячей волны, что достигается точной установкой отражателя. Диффракция света имеет место и при наличии бегущей волны, однако пульсация света с частотой 2/ в этом случае отсутствует (см. гл. III, 4, п. 2). Образование стоячей волны зависит далее от однородности излучаемого кварцем звукового поля. Эту однородность можно контролировать теневым методом и, Как показал Мэркс, ее можно корректировать в широких пределах установкой отражателя и напряжением на кварце. Целесообразно возбуждать кварц на частоте, несколько меньшей его собственной частоты. При желании изменять частоту стробоскопиро-вания 2/ путем изменения настройки излучателя возникает необходимость перемещения отражателя, обеспечивающего получение стоячей волны. Поэтому такую перестройку нельзя осуществить очень быстро. Это, однако, оказывается возможным, если, согласно Джакомини [703, 704], применять для диффакции света не стоячую звуковую волну, а две бегущие волны, распространяющиеся в противоположных направлениях и последовательно пронизываемые световым пучком. Для этой цели можно использовать, например, ультразвуковую ячейку, изображенную на фиг. 290. [c.407]

Согласно Файрстону 12793], переход звуковых волн из излучателя в изделие можно заметно улучшить, прокладывая между излучателем и изделием тонкую металлическую фольгу (лучше всего из олова), покрытую с обеих сторон пленкой масла. Оптимальная толщина фольги зависит от частоты ультразвука и вида поверхности изделия. О характере этой зависимости можно судить по кривым, изображенным на фиг. 506 и построенным по измерениям Лутша 13454] по оси абсцисс здесь отложена толщина оловянной фольги, а по оси ординат—амплитуда эхо-сигналов на экране рефлектоскопа, полученных при облучении стальных изделий в неизменных условиях. Чувствительность приемной части прибора при работе с каждой из. поверхностей подбиралась так, чтобы максимальные амплитуды эхо-сигналов во всех случаях были равны друг другу. Из фиг. 506 видно, что толщина фольги особенно критична на высоких частотах и при грубых поверхностях изделия и что при правильном выборе толщины фольги имеет место весьма ощзгншое улучшение. [c.449]

Применение акустической голографии. На ннфразву-ковых и низких звуковых частотах методами Г. а. можно получить информацию о структуре земной коры, о подстилающей дно океана поверхности, выявить наличие крупномасштабных неоднородностей в естественных средах. В диапазоне звуковых и низких УЗ-волн методы Г. а. применяются в подводном звуковидении, бесконтактной диагностике машин и механизмов по собственному шумоизлучению, при изучении полей разл. колебат. конструкций и т. п. В диапазоне высоких УЗ-частот Г. а. используется для получения акустич. изображений в самых разл. областях науки и техники, напр, в микроскопии акустической для биол. исследований, п устройствах медицинской диагностики для получении информации о строении внутр. оргапов, в дефектоскопии для получения изображений внутр. дефектов материалов. [c.514]

Обычно для передачи сообщений (например, по радио или телевидению) используют несущую волну высокой частоты, которую модулируют во времени по амплитуде или фазе существенно более визкими частотами (например, звуковыми частотами при передаче речи или музыки). В спектре модулированной волны по обе стороны. от несущей частоты возникают боковые полосы , которые и содержат весь объем передаваемой информации. Для получения ин- формации приемник должен по возможности полно воспринять их. ). Оптическое изображение также можно интерпретировать как передачу информации. В этом случае отображаемый объект осуществляет пространственную модуляцию световой волны, вызывая появление дифрагировавших волн. Эти отклоненные на разные углы волны, подобно боковым полосам при временной модуляции, гйесут информацию о структуре объекта, о его пространственных гармониках. Информация передается тем точнее, чем полноценнее используется частотный спектр при временной модуляции и угловой " спектр — при пространственной. [c.377]

Края колпака помещаются над щелью 7, образующейся кругом между чашкой корпуса и диском. При открывании приводом 8 (при помощи троса с мостика) клапана 5 пар из трубы будет итти по каналу 6 и выходить с большой скоростью из щели 7 через острую кромку колпака, где, рассекаясь, будет производить звук. Расстояние от кромки колпака до щели 7 нельзя изменять произвольно, т. к. от него зависит получение хорошего звука. Для чистоты получаемого звука каждому давлению пара должно соответствовать определенное расстояние между щелью и кромкой колпака. Колпак навернут резьбой на стержень 4 вращая колпак, можно его опускать или же поднимать, изменяя расстояние до щели соответственно давлению пара. На чистоту звука влияет и величина колпака (по высоте) и способ крепления его к корпусу, т. к. при работе гудка стенки колпака приходят в колебания, дающие звук определенного тона. К разновидностям морских паровых гудков принадлежит и изображенный на фиг. 3. Существуют также двух- и трехтонные гудки, издающие мягкие, нетревожащие слуха аккордные звуки, но в морской практике они привились мало, т. к. комбинация тонов, снижая высоту, вносит нек-рую сложность в систему самой сигнализации. Гудки паровые, как и другие сигнальные звуковые приборы (горн, колокол, металлич. доска и пр.). в настоящее время считаются слишком слабыми и мало пригодными для морских сигналов звук их распространяется на расстояние не более 1,5 км и кроме того увеличить высоту тона этих звукоизлу-чателей нет средств. Между тем кроме дальности при тихой погоде звуки их должны также преодолевать шум ветра, волн, морского прибоя и пр. при наиболее плохих атмосферных условиях, встречающихся в морской практике. [c.437]

ЗВУКОВИЗОР — устройство для получения изображения предметов при помощи УЗ-вых волн с использованием акустоэлектронного преобразователя, позволяющего акустич. изображение в форме пространственного распределения звукового давления представить в виде оптич. изображения на экране приёмной электроннолучевой трубки — кинескопа. В состав 3. входит (рис. 1) кювета 1, заполненная жидкостью (обычно водой), куда помещают исследуемый объект 2, к-рый облучается УЗ-вым излучателем 3 (при работе в проходящих волнах) или излучателем 3 (при работе в отражённых волнах). При помощи двухлинзового объектива, состоящего из акустич. линз 4 и 5, в плоскости акустоэлектронного преобразователя 6 формируется акустич. изображение в виде распределения звукового давления, т. н. звукового рельефа. Приёмным элементом преобразователя 6 служит пьезоэлектрич. пластина [c.135]

Преломляющие поверхности могут иметь различную форму сферическую, эллипсоидальную, гиперболоидаль-ную и др. Плоско-эллиптич. (рис. 1,6) и илоско-гиперболич. (рис. 1,а) Л. применяются для концентрации энергии плоской волны, распространяющейся в направлении акустич. оси. Для луче11, распространяющихся иод углом к акустич. оси, эти Л. дают значительные аберрации. Поэтому для получения звуковых изображений, напр, в системах звуковидения, целесообразнее применять Л. со сферич. преломляющей поверхностью. Ускоряющие Л. дают меньшие сферич. аберрации, чем замедляющие, поскольку чем меньше п, тем меньше продольная лучевая аберрация (см. Фокусировка звука). Если илоско-гиперболич. Л. сделать ускоряющей, а плоско-эллиптич. замедляющей, то эти Л. из фокусирующих превратятся в рассеивающие падающую на них плоскую волну они будут превращать в расходящуюся (сферическую или цилиндрическую). Такие Л. употребляются для создания равномерных УЗ- [c.177]

Акустическое изображение, т. е. распределение звукового-давления, передаваемое для получения оптического изображения, возникает на плоском (пластинчатом) пьезоэлектрическом приемном преобразователе. В соответствии с различной интенсивностью падающих ультразвуковых волн па различных участках пластины на ней образуются пьезоэлектрические заряды, которые не могут стекать с неметаллизированной поверхности. Пластина образует затворное окно электроннолучевой сканирующей трубки. При помощи обычной системы сканирования задняя сторона пластины сканируется построчечно, причем возникающая вторичная эмиссия электронов модулируется заряда- [c.299]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...