【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及声全息技术与机器学习领域，更具体的说是涉及一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法。
技术介绍
1、纹影法又称施利伦(schlieren)方法，是一种经典的光学显示技术把具有高时间分辨本领的高速相机与纹影法结合起来，便成为高速纹影法。该方法用于显示流场、冲击波阵面及在透明介质中的传播、观察高压力下自由表面的微物质喷射、界面上的波系状况、界面不稳定性以及高压下火花放电等弱冲击波的发展等，是一种有着广泛用途的光学测试技术。
2、目前，在全息声场检测与可视化技术流程中，使用双目视觉测量技术来测量运动声源声场的空间位置，并通过传声器阵列和声全息方法来重建全息声场；使用模拟工具、源路径分析软件等多种声学测量工具模拟重建全息声场。针对纹影设备对全息声场进行检测与可视化，常规技术有以下几方面问题：
3、1、空间分辨率限制：全息声场的空间分辨的限制是由于声场的采样密度与超声换能器阵列的物理特性所决定。在进行精细检测或需要分辨率较高的全息声场图时，可能导致无法精确捕获细微的声场变化，特别是在高频声波的情况下。
4、2、实时可视化：将声全息数据转换为可视化图像是一个复杂的过程，特别是在需要实时处理的应用场景中，需要通过复杂的算法才能拟合出全息声场。实时处理和可视化要求系统具有高速的数据采集、处理和图像渲染能力。
5、3、背景噪声干扰：在实际的实验环境中，背景噪声的存在可能对声全息测量产生干扰，影响全息声场重建的准确性。虽然有技术试图通过特定算法减少噪声影响，但在高噪声环境中仍是一
6、4、设备和成本问题：高质量的声全息检测设备往往昂贵，这可能限制了技术的普及和应用。同时，设备的搭建和维护也需要专业知识，增加了操作的复杂性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，旨在解决现有技术中存在的空间分辨率低、实时可视化困难、背景噪声干扰以及设备成本高等问题，能够完成对全息声场进行检测与可视化。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，包括以下步骤：
4、s1、使用深度学习模型逆向求解超声换能器阵列的振动相位值，控制相位换能器阵列的相位分布，得到所需的声全息图；
5、s2、通过纹影设备实时接收所述声全息图的反馈数据，并实现全息声场图像的实时动态显示，获得对应的驻波图像；
6、s3、根据所述驻波图像，进行三维立体建模，实现声全息图像立体可视化的动态实时显示。
7、进一步地，所述步骤s2还包括：通过调节纹影设备的切入角度和参数，优化接收符合实验需求的超声波。
8、进一步地，该方法还包括：
9、s4、利用所述获得对应的驻波图像，验证所述深度学习模型的精度。
10、进一步地，所述步骤s1中深度学习模型的训练过程包括：
11、利用asm方法合成相位图作为训练数据；
12、通过u-net架构的深度学习方法训练网络，利用处理后的相位图及其目标图像组成训练对进行训练；
13、在训练结束后，得到深度学习模型，用于重建目标声全息图。
14、进一步地，所述利用asm方法合成相位图作为训练数据，包括：
15、将声波传播过程视作线性空间滤波器，利用传递函数生成相位图；
16、传递函数为：
17、
18、其中，p0(fx,fy,0)是z＝0处的角谱，p(fx,fy,z)是z＝z处的角谱；λ表示声波波长；
19、当传播距离大于预设波长时，倏逝波已经衰减到0，则传递函数表示为：
20、
21、其中x轴上频率y轴上频率cosα表示声波在x轴方向上传播角度的余弦值；cosβ表示声波在y轴方向上传播角度的余弦值；当频率满足时，h(fx,fy)的模为1，此时存在一个相移，采样限制条件为：
22、
23、φ表示相位，定义为传递函数h的辐角；δfx表示在x方向上的采样间隔；δfy表示在y方向上的采样间隔；
24、以上，将平面声场复振幅分布与不同传播方向平面波的线性叠加联系起来，得到角谱法生成的声全息图的相位分布图。
25、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，具有如下优势：
26、1、提高空间分辨率：通过纹影设备和技术手段，将呈现全息声场数据通过纹影仪接收并传输到实验设备，使其能够更准确捕捉细微的全息声场变化。
27、2、实现实时可视化：通过纹影仪实时接收全息声场反馈的数据，并实时传输进实验设备，可以看到全息生成的实时动态。
28、3、减少背景噪声干扰：通过调节纹影仪的切入角度使设备接收到符合实验的超声波，减少实际环境中背景噪声对声全息的干扰。
29、4、降低设备成本：通过纹影设备和技术手段，降低高质量声全息检测设备的成本，简化设备的搭建和维护流程，使其更容易被普及和应用。
30、5、创建声全息发生系统：通过深度学习的方法逆向求解超声换能器相位阵列的振动相位值，控制相位换能器阵列的相位分布，从而得到所需的声全息图。再使用纹影设备采集数据进行检测，通过三维立体建模验证深度学习逆向求解的准确性并对声全息图像进行实时可视化显示。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：通过调节纹影设备的切入角度和参数，优化接收符合实验需求的超声波。
3.根据权利要求1所述的一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，其特征在于，该方法还包括：
4.根据权利要求1所述的一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，其特征在于，所述步骤S1中深度学习模型的训练过程包括：
5.根据权利要求4所述的一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，其特征在于，所述利用ASM方法合成相位图作为训练数据，包括：
【技术特征摘要】
1.一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于纹影设备对全息声场进行检测与可视化的方法，其特征在于，所述步骤s2还包括：通过调节纹影设备的切入角度和参数，优化接收符合实验需求的超声波。
3.根据权利要求1所述的一种基于纹影设备对全息声场进行检...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。