Методы получения и восстановления акустических голограмм

В оптической голографии фотопластинка является пространственным оптическим детектором с практически неограниченными волновыми размерами и громадным числом отдельных приемников – зерен фотоэмульсии, которые являются, кроме того, устройством долговременной памяти.

В акустической голографии отдельные функции фотопластинки выполняют различные устройства, прежде всего – распределенная система электроакустических преобразователей – приемников звука: микрофоны, гидрофоны и пр. В области высокочастотного ультразвука существуют другие способы регистрации. Используются также устройства формирования голограммы и преобразования акустической голограммы в оптическую, которая затем восстанавливается в когерентном световом потоке лазера.

При использовании системы линейных преобразователей, позволяющих передать фазу сигнала, можно отказаться от акустического опорного сигнала и заменить его электрическим. Интерференция в этом случае осуществляется суммированием принятых каждым из приемников сигналов с опорным электрическим. Используется также перемножение принятого и опорного сигнала с последующим интегрированием по времени – так называемый корреляционный способ записи акустических голограмм.

Для преобразования акустической или электрической голограммы, зафиксированной системой приемников звука, в оптическую можно применить любой способ модуляции светового потока, например, соединить выходы каналов каждого приемника с элементами матричного светодиодного монитора. При таком способе число отдельных акустических приемников-преобразователей должно быть очень велико – до десятков и сотен тысяч.

Метод поверхностного рельефа.

Наибольшее распространение получили способы, основанные на методе поверхностного рельефа. Звуковая волна, падающая на отражающую 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, которую для получения оптического изображения необходимо превратить в амплитудную. Это можно сделать, например, применяя теневой метод или метод фазового контраста. Однако при этом очень плохо передается информация о низких пространственных частотах, которые доминируют в акустическом изображении. Одной из разновидностей метода является метод акустической голографии, при которой предмет располагают так, чтобы интерференционная картина на поверхности воды представляла собой его пространственный спектр (рис.19. 3.).

Рис. 19.3. Схема безлинзовой ультразвуковой голографии: 1 – излучатели; 2 – акустические линзы; 3 – предмет; 4 – кювета с водой; 5 – полупрозрачное зеркало; 6 – оптическая система восстановления; 7 – плоскость регистрации изображения

Это можно сделать либо с помощью акустической линзы, либо, если позволяет размер ванны, размещением предмета на достаточно большом расстоянии от поверхности воды. Оптическое восстановление изображения осуществляется сферической линзой, в фокальной плоскости которой устанавливается регистрирующее устройство.

Возможности акустической компьютерной голографии.

Применение компьютера оптимальным образом решает все проблемы реализации акустической голографии. Отпадает необходимость в опорном пучке. Компьютер открывает более простые возможности суммирования и обработки сигналов с учетом их фазы. Большая память компьютера позволяет накапливать информацию, получаемую при сканировании протяженного участка поверхности объекта контроля.

Акустическая голография позволяет обнаруживать дефекты более высокого порядка, чем может обеспечить традиционная ультразвуковая дефектоскопия.

Дата добавления: 2014-01-04