【技术实现步骤摘要】
一种超声波场的光学全息测量方法
本专利技术属于光学全息成像
,具体涉及一种超声波场的光学全息测量方法。
技术介绍
在传统声场测量中,常采用高灵敏度水听器对液体中的声场进行测量,而且水听器的尺寸一般只能达到1mm左右,测量的空间分辨力受到影响。而对于固体中的声场,只能对透明介质中采用光弹法进行测量,而对于其他非透明介质,因为固体中不方便安置传感器,所以非透明固体介质中的声场测量一直是一个重大的技术难题。为了解决这一难题,MihailovI.G.曾提出利用电动力学的方法对固体表面的声场进行测量,该方法将样品置于磁场中,在样品表面涂上一层窄而薄的金属带作为接收器,通过测量金属带两端的电势差进而得到固体中的声场,该方法灵敏度低,需要均匀的磁场,而且所测量的声场是金属带的平均声压,测量空间分辨率差。激光测振仪利用多普勒效应,可以对物体表面的振动进行测量,测量频率能够达到MHz,位移分辨率能达到nm级,但是空间分辨率受到激光的光斑大小的限制。而对于高频声场,频率高达几十MHz,因此亟需高频高空间分辨率的固体表面声场测量方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种结构简单、设计合理、实现方便、灵敏度高、测量精度高、测量效率高、频带宽、空间分辨率高、实用性强、使用效果好、便于推广使用的超声波场的光学全息测量系统。为解决上述技术问题,本专利技术采用的技术方案是:一种超声波场的光学全息测量系统,包括光全息光路,其特征在于:还包括计算机、用于放置固体样品的压电晶片和用于驱动压电晶片振动的功率放大器,所述计算机上接有同步控制器和与同步 ...
【技术保护点】
一种超声波场的光学全息测量系统,包括光全息光路,其特征在于:还包括计算机(1)、用于放置固体样品(2)的压电晶片(3)和用于驱动压电晶片(3)振动的功率放大器(4),所述计算机(1)上接有同步控制器(5)和与同步控制器(5)连接的数字相机(6),所述同步控制器(5)上接有波形发生器(7)和脉冲激光器(8),所述功率放大器(4)与波形发生器(7)的输出端连接,所述压电晶片(3)与功率放大器(4)的输出端连接;所述光全息光路包括物光光路、参考光光路和第一分束镜(9),所述物光光路包括依次设置且与脉冲激光器(8)设置在同一水平线上的扩束镜(10)、第二分束镜(11)和第一反射镜(12),所述参考光光路包括设置在第二分束镜(11)下方的第三分束镜(13)和设置在第三分束镜(13)下方的第二反射镜(14),所述第一分束镜(9)设置在第一反射镜(12)的下方且与第三分束镜(13)设置在同一水平线上,所述压电晶片(3)设置在第一分束镜(9)的正下方,所述数字相机(6)设置在第一分束镜(9)的旁侧,所述脉冲激光器(8)设置在扩束镜(10)的旁侧。
【技术特征摘要】
1.一种超声波场的光学全息测量方法,其采用的测量系统包括光全息光路,还包括计算机(1)、用于放置固体样品(2)的压电晶片(3)和用于驱动压电晶片(3)振动的功率放大器(4),所述计算机(1)上接有同步控制器(5)和与同步控制器(5)连接的数字相机(6),所述同步控制器(5)上接有波形发生器(7)和脉冲激光器(8),所述功率放大器(4)与波形发生器(7)的输出端连接,所述压电晶片(3)与功率放大器(4)的输出端连接;所述光全息光路包括物光光路、参考光光路和第一分束镜(9),所述物光光路包括依次设置且与脉冲激光器(8)设置在同一水平线上的扩束镜(10)、第二分束镜(11)和第一反射镜(12),所述参考光光路包括设置在第二分束镜(11)下方的第三分束镜(13)和设置在第三分束镜(13)下方的第二反射镜(14),所述第一分束镜(9)设置在第一反射镜(12)的下方且与第三分束镜(13)设置在同一水平线上,所述压电晶片(3)设置在第一分束镜(9)的正下方,所述数字相机(6)设置在第一分束镜(9)的旁侧,所述脉冲激光器(8)设置在扩束镜(10)的旁侧;其特征在于,该方法包括以下步骤:步骤一、将固体样品(2)放置在压电晶片(3)上;步骤二、在计算机(1)上设置同步控制器(5)控制数字相机(6)的第一同步延时时间t1、同步控制器(5)控制脉冲激光器(8)的第二同步延时时间t2和数字相机(6)的曝光时间t3,计算机(1)将数字相机(6)的曝光时间t3传输给数字相机(6);其中,t1等于从压电晶片(3)振动产生超声波到超声波传输到固体样品(2)表面的时间t且h为固体样品(2)的厚度,v为超声波在固体样品(2)中传输的速度;t2比t1大15ns~30ns;t3的取值为500ns~1000ns;步骤三、计算机(1)通过同步控制器(5)给波形发生器(7)发送一个触发信号,波形发生器(7)接收到触发信号后产生6~8个周期的正弦信号并输出给功率放大器(4),功率放大器(4)对其接收到的正弦信号进行放大后输出给压电晶片(3),驱动压电晶片(3)振动,产生超声波;同步控制器(5)延时时间t1后控制数字相机(6)启动,同步控制器(5)延时时间t2后给脉冲激光器(8)发送一个触发信号,脉冲激光器(8)接收到触发信号后产生一个脉冲激光照射在扩束镜(10)上;所述脉冲激光的脉宽不大于8ns;步骤四、扩束镜(10)对脉冲激光器(8)产生的脉冲激光进行扩束后照射在第二分束镜(11)上;步骤五、第二分束镜(11)将脉冲激光分离为一个物光光束和一个参考光光束;步骤六、物光光束经过第一反射镜(12)反射后,再穿过第一分束镜(9)照射在固体样品(2)的表...
【专利技术属性】
技术研发人员:马宏伟,张广明,董明,陈渊,齐爱玲,张一澍,王星,王浩添,
申请(专利权)人:西安科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西;61
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