一种声场扫描系统、方法、设备和介质技术方案

本申请提供一种声场扫描系统、方法、设备和介质，该系统包括：水箱；声场发生模块安装位，设置于所述水箱底部，用于放置声场发生模块，使得所述声场发生模块形成的声场在所述水箱的液体中传播；图像采集模块，用于采集所述液体中对应位置的图像；声场扫描模块，用于对所述声场发生模块形成的声场进行扫描，以确定所述声场的焦点。本申请可快速确定声场焦点，便于后续基于声场焦点进行声场定位等操作，结构简单操作便捷。构简单操作便捷。构简单操作便捷。

【技术实现步骤摘要】
一种声场扫描系统、方法、设备和介质


[0001]本专利技术涉及声学成像应用领域，尤其涉及一种声场扫描系统、方法、设备和介质。

技术介绍

[0002]在微纳米尺度领域，机器人操作系统在许多领域具有广泛应用，如生物医学、材料科学和微电子制造等。其中，声镊技术作为一种非接触操纵方法，因其在精确控制微粒和细胞等物体方面的优势，受到广泛关注。然而，由于声场不可见，对声场的研究和探测往往存在局限性，无法直接观察和测量不可使的声场，而准确的观测和校准声场对后续声镊的应用至关重要，将直接影响到声镊的控制精度。

技术实现思路

[0003]鉴于以上现有技术存在的问题，本专利技术提出一种声场扫描系统、方法、设备和介质，主要解决现有技术无法直观的对声场进行观测，影响声场控制精度的问题。
[0004]为了实现上述目的及其他目的，本专利技术采用的技术方案如下。
[0005]本申请提供一种声场扫描系统，包括：水箱；声场发生模块安装位，设置于所述水箱底部，用于放置声场发生模块，使得所述声场发生模块形成的声场在所述水箱的液体中传播；图像采集模块，用于采集所述液体中对应位置的图像；声场扫描模块，用于对所述声场发生模块形成的声场进行扫描，以确定所述声场的焦点。
[0006]在本申请一实施例中，所述图像采集模块包括：第一图像采集单元，设置于所述声场发生模块的声场传播方向上，以采集所述水箱中背离所述声场发生模块安装位一侧的液面图像；第二图像采集单元，设置于与所述声场传播方向垂直的方向上，以从侧方采集所述水箱中的液体图像。
[0007]在本申请一实施例中，所述声场扫描模块包括：水听器、信号放大单元、滤波单元以及控制单元，所述水听器将采集的声压信号转换为电信号，并将所述电信号依次经过所述信号放大单元和所述滤波单元进行信号放大和滤波后，输出至所述控制单元，以使所述控制单元根据接收的信号确定所述声场的焦点。
[0008]在本申请一实施例中，所述系统还包括运动机构，所述水听器设置于所述运动机构上，以通过所述运动机构带动所述水听器移动进行声场扫描。
[0009]在本申请一实施例中，所述系统还包括显示模块，所述显示模块分别与所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元连接。
[0010]本申请还提供一种声场扫描方法，包括：提供所述的声场扫描系统，并在所述声场发生模块安装位放置声场发生模块，通过所述声场发生模块产生声场以在所述水箱的液体中传播；通过所述图像采集模块采集所述液体中对应位置的图像；根据所述图像确定扫描区域，以通过所述声场扫描模块对所述扫描区域的声场进行扫描，确定所述声场的焦点。
[0011]在本申请一实施例中，根据所述图像确定扫描区域包括：在所述图像所在坐标系下对声场进行标定，得到标定区域，其中所述标定区域包括所述声场的声场中心；将根据所
述图像采集模块与所述水箱中液面的位置关系将所述标定区域转换到世界坐标系下，得到所述扫描区域。
[0012]在本申请一实施例中，通过所述声场扫描模块对所述扫描区域的声场进行扫描，包括：根据所述扫描区域确定声场传播方向上的初始扫描平面以及与所述初始扫描平面平行的终止扫描平面；根据所述声场扫描模块的扫描数据分别确定所述初始扫描平面和所述终止扫描平面中声压最高点；将所述初始扫描平面中声压最高点与所述终止扫描平面中声压最高点的连线作为轴线，对所述轴线进行扫描得到所述轴线中声压最高的点作为所述声场的焦点。
[0013]一种计算机设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现所述的声场扫描方法的步骤。
[0014]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现所述的声场扫描方法的步骤。
[0015]如上所述，本专利技术提出的一种声场扫描系统、方法、设备和介质，具有以下有益效果。
[0016]本申请通过在声场传播方向上设置水箱，利用声场对水箱中液面的起伏状态的影响，可直观的观察声场位置以及定位声场中心，利用声场扫描模块对观察到的声场区域进行扫描，可快速确定声场焦点，便于后续基于声场焦点进行声场定位等操作，结构简单操作便捷。
附图说明
[0017]图1为本申请一实施例中声场扫描系统的结构示意图。
[0018]图2为本申请一实施例中声场扫描方法的流程示意图。
[0019]图3为本申请一实施例中设备的结构示意图。
[0020]图4为本申请另一实施例中设备的结构示意图。
[0021]附图标号说明：
[0022]1‑
执行端，2
‑
第一图像采集单元，3
‑
第二图像采集单元，4
‑
运动机构，5
‑
声场发生模块安装位，6
‑
水箱。
具体实施方式
[0023]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0024]需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，遂图式中仅显示与本专利技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
[0025]请参阅图1，本专利技术提供一种声场扫描系统，该系统包括：水箱6、声场发生模块安
装位5、图像采集模块以及声场扫描模块。声场发生模块安装位5可设置于水箱6底部，如可设置于水箱6底面的内壁或者外壁。声场发生模块安装位5可用于安装声场发生模块，声场发生模块可采用超声换能器，超声换能器为由多个换能器单元组成的换能器阵列，每个换能器单元可在空间中产生一个单焦点声场，多个换能器单元在空间中产生的声场相互叠加形成声镊结构。超声换能器安装到声场发生模块安装位5后，可将产生的声场传播至水箱6的液体中。水箱6中液体在超声换能器发出的声波的作用下，可在液面形成不同起伏程度的液面变化，越靠近声场焦点的区域，液面的起伏变化越明显。可通过图像采集模块采集水箱6中液面图像，进而基于图像采集模块采集的图像判断声场焦点所在的声场区域。
[0026]在一实施例中，图像采集模块可设置于正对声场发生模块安装位5的位置，如可设置于水箱6的正上方，图像采集范围可覆盖水箱6中的整个液面区域。
[0027]在另一实施例中，图像采集模块也可包括两个维度的图像采集单元，如设置于正对声场发生模块的第一图像采集单元2和设置于与声场传播方向垂直的方向上的第二图像采集单元3，该第一图像采集单元2可采集水箱6中背离声场发生模块安装位5一侧的液面图像，第二图像采集单元3可采集水箱6侧面图像，该水箱6侧面为与声本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种声场扫描系统，其特征在于，包括：水箱；声场发生模块安装位，设置于所述水箱底部，用于放置声场发生模块，使得所述声场发生模块形成的声场在所述水箱的液体中传播；图像采集模块，用于采集所述液体中对应位置的图像；声场扫描模块，用于对所述声场发生模块形成的声场进行扫描，以确定所述声场的焦点。2.根据权利要求1所述的声场扫描系统，其特征在于，所述图像采集模块包括：第一图像采集单元，设置于所述声场发生模块的声场传播方向上，以采集所述水箱中背离所述声场发生模块安装位一侧的液面图像；第二图像采集单元，设置于与所述声场传播方向垂直的方向上，以从侧方采集所述水箱中的液体图像。3.根据权利要求1所述的声场扫描系统，其特征在于，所述声场扫描模块包括：水听器、信号放大单元、滤波单元以及控制单元，所述水听器将采集的声压信号转换为电信号，并将所述电信号依次经过所述信号放大单元和所述滤波单元进行信号放大和滤波后，输出至所述控制单元，以使所述控制单元根据接收的信号确定所述声场的焦点。4.根据权利要求3所述的声场扫描系统，其特征在于，所述系统还包括运动机构，所述水听器设置于所述运动机构上，以通过所述运动机构带动所述水听器移动进行声场扫描。5.根据权利要求2所述的声场扫描系统，其特征在于，所述系统还包括显示模块，所述显示模块分别与所述第一图像采集单元和所述第二图像采集单元连接。6.一种声场扫描方法，其特征在于，包括：提供如权利要求1
‑
5任一所述的声场扫描系统，并在所述声...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘松，
申请(专利权)人：上海科技大学，
类型：发明
国别省市：