聲場重建在多個領(lǐng)域意義重大，但傳統(tǒng)方法如傳感器陣列法存在諸多局限。光學法具有非接觸、高精度等優(yōu)勢，發(fā)展迅速。實驗基于光束偏轉(zhuǎn)原理，通過研究聲光作用模型、層析重建原理等，結(jié)合聲波物理特性的重建方法及融合梯度場的聲光全息算法，設(shè)計水下聲光傳感平臺進行實驗驗證，以實現(xiàn)聲壓場與梯度場聯(lián)合重建，克服傳統(tǒng)方法不足，為聲場重建提供新思路。

　　安泰電子ATA-4051C高壓功率放大器，其最大輸出電壓310Vpp，帶寬范圍DC~500kHz并具有低失真、高穩(wěn)定的特點，為超聲換能器的驅(qū)動提供了有力的支持。

　　實驗名稱：水下聲場聲壓與梯度的測量

　　實驗原理：

　　實驗基于光束偏轉(zhuǎn)原理，激光束垂直射入含超聲換能器的水箱，換能器發(fā)聲改變水折射率，激光束受調(diào)制后由位置敏感探測器接收。利用聲光效應(yīng)，通過測量激光束偏轉(zhuǎn)量獲取聲壓梯度信息。采用層析成像技術(shù)，依據(jù)拉東變換及逆變換，結(jié)合不同角度投影數(shù)據(jù)重建聲場。同時運用壓縮感知理論，基于聲場散度稀疏性減少數(shù)據(jù)量，提高重建效率與精度，實現(xiàn)聲壓場與梯度場的聯(lián)合重建。

　　實驗框圖：

　　實驗實拍圖：

　　實驗過程：

　　實驗開始前調(diào)整光路，使激光束垂直射入水箱并指向四象限探測器中心。信號發(fā)生器產(chǎn)生脈沖信號，經(jīng)功率放大器放大后驅(qū)動水聲換能器工作。換能器產(chǎn)生聲波改變水折射率，激光束受調(diào)制偏轉(zhuǎn)，四象限探測器記錄光束位置，其輸出信號經(jīng)低通濾波器去除高頻噪聲后傳至數(shù)據(jù)采集儀。通過位移平臺控制換能器運動，實現(xiàn)多角度掃描，獲取不同位置和角度下的光束偏轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，用于后續(xù)聲場重建分析。

　　實驗結(jié)果：

　　通過實驗分析了光束偏轉(zhuǎn)信號的時域、頻域特性，驗證了通過偏轉(zhuǎn)角度定量計算聲壓和聲壓梯度的可行性。結(jié)果表明，基于光束偏轉(zhuǎn)的梯度場重建能夠較好的獲取聲場的聲壓、梯度信息；基于基爾霍夫積分的重建方法精度高于傳統(tǒng)角譜法，能夠?qū)崿F(xiàn)單側(cè)與雙側(cè)聲源的分離重建。

　　應(yīng)用方向：通信工程、環(huán)境監(jiān)測、軍事領(lǐng)域、生物醫(yī)療

　　應(yīng)用場景：聲學測量與測試、超聲檢測、水下目標探測

　　產(chǎn)品推薦：ATA-4000系列高壓功率放大器

圖：ATA-4000系列高壓功率放大器指標參數(shù)

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