0038] 4、可以实现换能器的校准。
【附图说明】
[0039] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0040] 图1是本发明提供的声场测量装置的一个实施例的框图；
[0041] 图2是本发明提供的声场测量装置的另一实施例的框图。
【具体实施方式】
[0042] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0043] 图1是本发明提供的声场测量装置的一个实施例的框图，包括：数据处理器101、 激励信号发生器102、激励信号放大器103、换能器104、激光器105、发散透镜106、凸透镜 107、第一分光镜108、第二分光镜109、反光镜110、第三分光镜111、傅里叶变换透镜112、第 一图像传感器113和第二图像传感器114。
[0044] 数据处理器101、激励信号发生器102、激励信号放大器103、换能器104依次连接， 数据处理器101用于发送开始信号至所述激励信号发生器102,所述激励信号102发生器用 于在收到所述开始信号时发出激励信号，所述激励信号放大器103用于将接收的激励信号 进行放大，所述换能器104用于根据放大的激励信号辐射声波，产生声场。
[0045] 激光器105、发散透镜106、凸透镜107、第一分光镜108、换能器104产生的声场、 第二分光镜109、傅里叶变换透镜112和第一图像传感器113依次设置在同一直线上，反光 镜110垂直设置于第一分光镜108的下方，第三分光镜111垂直设置于第二分光镜109的 下方，且反光镜110、第三分光镜110和第二图像传感器114依次设置在同一直线上。换能 器104声福射方向与光传播方向垂直，若换能器104为凹柱面换能器时，还要求换能器104 的凹面轴向与光传播方向平行。激光器105发射的光线经过发散透镜106、凸透镜107后在 第一分光镜108处分为两束光线，一束光线经过声场后再在第二分光镜112处分为两束光 线，第一分光镜处分的另一束光线经反光镜110反射后在第三分光镜111处分为两束光线， 因此，经过声场的光线通过傅里叶变换透镜112后，在第一图像传感器113产生衍射光斑图 像，经过声场的光线和未经过声场的光线干涉，在第二图像传感器114产生声场的光学非 侵入式成像。
[0046] 第一图像传感器113和第二图像传感器114分别连接数据处理器101，数据处理 器101还用于获取衍射光斑图像和声场的光学非侵入式成像，并根据衍射光斑图像和声场 的光学非侵入式成像计算声场声压和声场声压分布。
[0047] 如图2所不，在测量液体中的声场声压和声场声压分布时，本发明还包括液体槽 115,液体槽115中盛有液体，液体槽115底部放置有声吸收体116,液体槽115设置于第一 分光镜108和第二分光镜109之间，换能器104头部浸入液体槽115中，福射声场的声轴在 所述傅里叶变换透镜的前焦面上，从而在液体槽115中产生声场。
[0048] 本发明还提供了一种声场测量方法，所述方法是基于图1或图2的声场测量装置， 所述方法包括步骤：
[0049] S201、打开激光器，调整所述第一图像传感器亮度、位置和方向，从而使得没有声 场时，所述第一图像传感器上成的像接近圆形斑点，且圆形斑点最小，并位于所述第一图像 传感器的中心部位。其中圆形斑点中心最亮，向周围逐渐变暗。
[0050] S202、在所述数据处理器上设置延时曝光，并发送开始信号至所述激励信号产生 器，促使所述换能器根据放大的激励信号辐射声波，产生声场。
[0051] S203、延时到达后，所述第一图像传感器和所述第二图像传感器曝光，使所述数据 处理器获取在所述第一图像传感器产生的衍射光斑图像，以及所述第二图像传感器产生的 声场的光学非侵入式成像。
[0052] 其中，所述第一图像传感器接收衍射光斑图像，此时衍射光斑成一系列圆斑点，其 中圆斑中心最亮，向周围逐渐变暗，所有衍射光斑的圆心共线，衍射光斑圆心连线平行于焦 斑处近似平面波的传播方向，相邻斑点的中心间距相等。
[0053] S204、所述数据处理器根据获取的所述光学非侵入式成像的灰度值或颜色值得到 声场的声压分布，其中，当声压对光相位的改变在一个周期内时，所述光学非侵入式成像的 灰度值或颜色值与声场的声压为线性关系。
[0054] 具体的，光学非侵入式成像的灰度值或颜色值与声场的声压为线性关系，即灰度 值或颜色值越大，声场的声压越大，因此，根据光学非侵入式成像的灰度值或颜色值可以得 知声场的声压分布。
[0055] S205、所述数据处理器根据获取的所述衍射光斑图像的光斑间距和光斑强度计算 得到声压。
[0056] 具体的，步骤S205包括步骤：
[0057] S2051、根据获取的所述衍射光斑图像的光斑间距计算得到声速.
[0058] 其中，c。= faXrayf2/ Λ u，式中，c。表示声速，Λ u表示光斑间距，f a为声频率， 为所述傅里叶变换透镜的焦距，λ ray为激光器发射的光线的波长。
[0059] S2052、根据获取的所述衍射光斑图像的光斑强度和声速计算得到声压沿光路的 积分。
[0060] 其中
式中，0表示声压沿光路的积分，1"、Ini i、1"+1 分别是m阶、m+1阶和m-ι阶衍射光斑的光强，αρ是压光系数，P。是声场所在介质的密度。 具体的，m阶干涉光斑的圆心灰度值或颜色值为m阶阶衍射光斑的光强Ini。声场在气体中 时，声场所在介质的密度P。为气体密度，声场在液体中时，声场所在介质的密度P。为液体 的密度。
[0061] S2053、根据光路上声压最大值与所述声压沿光路的积分之间的关系，计算得到光 路上声压最大值。
[0062] 其中，
式中，Psp表示声压最大值，f (Psp)表示声压最大值与所述 声压沿光路的积分之间的关系，L。表示换能器沿光路方向的长度。
[0063] 例如，假设待测量的声场沿光路等幅分布，幅值为Ppa，且声场主要分布在换能 器沿光路方向长度的范围内，则由相邻三阶衍射光的光强1"、Ini^ 1"+1计算出Φ，再由
可以计算出声压Ppa。
[0064] S2054、根据光路上其它点与声压最大值的关系，定量求出光路上任意一点的声 压。
[0065] 具体的，得知声压最大值后，再根据光路上其它点与声压最大值的关系，即可求出 光路上任意一点的声压。
[0066] S206、当测量声场中部分区域的声压时，将光阑放置于声场后方，使得经过需要测 量的声场区域的光透过光阑被检测，其它部分的光被光阑遮挡；所述数据处理器根据获取 的所述衍射光斑图像的光斑间距和光斑强度计算得到声压。
[0067] 其中，所述数据处理器根据获取的所述衍射光斑图像的光斑间距和光斑强度计算 得到声压，具体参考步骤S205。
[0068] S207、调节所述激励信号发生器的激励电压，从而得到不同电压激励下的声场声 压，得到激励电压和换能器的声场声压的关系，从而实现对换能器的校准。
[0069] 具体的，变换激励电压的强度，增大电压时会出现更高级的衍射光斑，每个光斑都 是中心最亮，向周围逐渐变暗，光斑始终共线，且连线平行于焦斑处近似平面波的传播方 向，当激励电压为一定值时可以出现某级光斑缺失现象。仍可以利用步骤S205计算不同激 励电压下的声压强度，得到激励电压和换能器的声场声压的关系，即实现对换能器的校准。
[0070] 本发明具有以下有益效果：
[0071] 1、本发明可以测量声场声压分布和定量测量声压。
[0072] 2、第一图像传感器和第二图像传感器同时曝光且曝