光时间相同，可以设定图像传 感器曝光的起始时刻和换能器激励信号起始时刻的延时，实现对行波声场和不同时刻脉冲 声场的成像和定量测量，对于脉冲声场，改变延时可以实现对声场的动态成像和测量。
[0073] 3、对于聚焦声场，其焦斑声场可近似为平面波声场，因此可以采用光阑进行定量 测量，通过选择合理的光阑和光阑位置，可实现对声场中某部分区域的声压进行定量测量， 可实现各种形式的液体和气体中声场的成像和聚焦声场焦斑声压的定量测量。
[0074] 4、可以实现换能器的校准。
[0075] 需要说明的是，在本文中，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排 他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而 且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有 的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个……"限定的要素，并不排除在包括 该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。
[0076] 上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0077] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统和方法可以通过其 它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅 仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结 合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的 相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通 信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0078] 专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元 及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和 软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些 功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业 技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应 认为超出本发明的范围。
[0079] 结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执 行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM)、内存、只读存 储器（ROM)、电可编程R0M、电可擦除可编程R0M、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术 领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
[0080] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【主权项】
1. 一种声场测量装置，其特征在于，包括：数据处理器、激励信号发生器、激励信号放 大器、换能器、激光器、发散透镜、凸透镜、第一分光镜、第二分光镜、反光镜、第三分光镜、傅 里叶变换透镜、第一图像传感器和第二图像传感器，其中， 所述数据处理器、所述激励信号发生器、所述激励信号放大器和所述换能器依次连接， 所述数据处理器用于发送开始信号至所述激励信号发生器，所述激励信号发生器用于在收 到所述开始信号时发出激励信号，所述激励信号放大器用于将接收的激励信号进行放大， 所述换能器用于根据放大的激励信号辐射声波，产生声场； 所述激光器、所述发散透镜、所述凸透镜、所述第一分光镜、所述换能器产生的声场、 所述第二分光镜、所述傅里叶变换透镜和所述第一图像传感器依次设置在同一直线上，所 述反光镜垂直设置于所述第一分光镜的下方，所述第三分光镜垂直设置于所述第二分光镜 的下方，且所述反光镜、所述第三分光镜和所述第二图像传感器依次设置在同一直线上，从 而使经过声场的光线通过所述傅里叶变换透镜后，在所述第一图像传感器产生衍射光斑图 像，使经过声场的光线和未经过声场的光线干涉，在所述第二图像传感器产生声场的光学 非侵入式成像； 所述第一图像传感器和所述第二图像传感器分别连接所述数据处理器，所述数据处理 器还用于获取所述衍射光斑图像和所述声场的光学非侵入式成像，并根据所述衍射光斑图 像和所述声场的光学非侵入式成像计算声场声压和声场声压分布。2. 如权利要求1所述的声场测量装置，其特征在于，在测量液体中的声场声压和声场 声压分布时，所述声场测量装置还包括液体槽，所述液体槽中盛有液体，所述液体槽底部放 置有声吸收体，所述液体槽设置于所述第一分光镜和所述第二分光镜之间，所述换能器头 部浸入所述液体槽中，辐射声场的声轴在所述傅里叶变换透镜的前焦面上，在液体槽中产 生声场。3. -种声场测量方法，其特征在于，所述方法是基于权利要求1或2所述的声场测量装 置，则所述方法包括： 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； 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； 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； 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； 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。4. 如权利要求3所述的声场测量方法，其特征在于，所述方法还包括： 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。5. 如权利要求4所述的声场测量方法，其特征在于，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，具体包括： 根据获取的所述衍射光斑图像的光斑间距计算得到声速，其中， C。=HyVAU，式中，C。表示声速，AU表示光斑间距，fa为声频率，f2为所述傅里 叶变换透镜的焦距，A@为激光器发射的光线的波长； 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，其中，阶、m+1阶和m-1阶衍射光斑的光强，ap是压光系数，P。是声场所在介质的密度； 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，其中，路的积分之间的关系，L。表示换能器沿光路方向的长度； 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。6. 如权利要求3所述的声场测量方法，其特征在于，所述方法还包括： 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。
【专利摘要】本发明公开了一种声场测量装置，包括：数据处理器、激励信号发生器、激励信号放大器、换能器、激光器、第一图像传感器和第二图像传感器，其中，数据处理器、激励信号发生器、激励信号放大器和换能器依次连接，激光器、发散透镜、凸透镜、第一分光镜、换能器产生的声场、第二分光镜、傅里叶变换透镜和第一图像传感器依次设置在同一直线上，反光镜垂直设置于第一分光镜的下方，第三分光镜垂直设置于第二分光镜的下方，且反光镜、第三分光镜和第二图像传感器依次设置在同一直线上，第一图像传感器和第二图像传感器分别连接数据处理器。本发明还提供了一种声场测量方法。本发明可以测量声场声压分布和定量测量声压。
【IPC分类】G01H17/00
【公开号】CN105043531
【申请号】CN201510263020
【发明人】姜学平, 韩庆邦, 贾静, 朱昌平
【申请人】河海大学常州校区
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年5月21日