基于等效源法的单全息面声场分离机理及技术

声场分离是实现声场精确重建的一种前处理技术。为改进双全息面分离声场技术采用的测点数目多、分离精度受两全息面之间距离影响等问题。提出了一种等效源法的单全息面声场分离方法。利用空间变换的声全息技术识别出声源的大致位置,结合等效源法中声压和法向振速之间的关系,建立起声压和法向振速的分离公式。仿真分析了脉动球作为声源的分离结果,结果表明,该方法具有较好的分离精度。可见该方法能在单测量面下实现多相干声源声场的有效分离。

基于虚拟双全息面的声场分离方法研究

为了能在噪声源的辐射声和反射声形成的混合声场中使用标准的近场声全息技术,本文提出基于虚拟双全息面声场分离方法。该方法采用虚源理论,将反射声看成是由噪声源的虚源产生的辐射波,通过将全息面向远离声源的方向移动微小距离从而形成虚拟全息面,全息面和虚拟全息面的声压采用球面波方法分离出目标噪声源产生的辐射声。达到虚拟出目标噪声源的声自由场的目的,进而采用传统的近场声全息的方法重构声源。用脉动球进行仿真,仿真的结果表明采用基于虚拟双全息面的声场分离方法能非常有效地消除声场中的反射声的影响。仿真对测点间距和虚拟全息面的距离对声场分离的影响进行了研究,并给出了最佳的测点间距和最佳的虚拟全息面距离。

双全息面分离声场技术及其在声全息中的应用

提出双全息面分离声场技术,克服以往近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限。以往方法的局限在于:全息面一侧的声场必须是自由声场,即要求所有的声源仅能位于全息面的另一侧;而在实际测量的情况下,这个要求是很难达到的。本文提出的声场分离技术利用波场的外推理论,建立起在波数域声场分离的公式,然后通过二维Fourier逆变换,便得到了全息面一侧声源产生的声压,从而达到声场分离的目的。原理的推导理论上论证该技术正确性,数值仿真显示了方法的可行性和有效性。

单全息面分离声场技术及其在声全息中的应用

提出单全息面分离声场技术,突破以往近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限。它们的局限在于:全息面一侧的声场必须是自由声场,即要求所有的声源仅能位于全息面的另一侧;而在工业测量的情况下,这个要求是很难达到的。提出的声场分离技术,利用全息面上微粒法向振速的叠加原理和波数域的Euler公式,建立起在波数域内的声场分离公式,然后通过二维逆Fourier变换,便得到了全息面一侧声源所产生的声压,从而达到声场分离的目的。原理的推导理论上论证该技术正确性,数值仿真显示了该技术的可行性和有效性。

基于单全息面三维声强测量的声场分离技术

在测量全息面三维声强和均方声压的基础上,根据平面上二维切向有功声强与复声压相位间的关系来间接获取复声压的相位,结合测得的均方声压,得到全息复声压;根据全息面上微粒法向振速的叠加原理和波数域的 Euler公式,推导出基于单全息面三维声强测量的声场分离公式,将全息面两侧声源各自在全息面上产生的声压分离开来。在全息面两侧均有声源的情况下,实现噪声源的识别与定位,克服了近场声全息(NAH)和基于声强测量的宽带声全息(BAHIM)的应用局限性。数值仿真的结果证明了该技术的可行性和有效性。

基于等效源法的单全息面分离声场研究

近场声全息能高分辨率地重构声场,但是其所要求的严格的自由声场条件在工程上很难得到满足,声场分离的方法能虚拟出自由声场,扩大了近场声全息技术的应用范围。目前的声场分离方法对声源要求有较多的先验知识,一定程度上阻碍了近场声全息技术的应用。文章根据声波等效源法的原理提出一种新的单全息面分离声场方法,无需目标声源和噪声源的先验知识,即可对声场进行分离,达到虚拟消声的效果。通过理论推导证明了方法的正确性,通过数值仿真验证了该方法的可行性。

宽频带内的单全息面分离声场研究

近场声全息能高分辨率地重构声场,但是适用的自由声场环境很难获得,声场分离的方法能虚拟出自由声场,扩大了近场声全息技术的应用范围。目前声场分离的方法需要对声源有较多的先验知识,而且随着分析频率的增加,为了保持重建的精度需要减小传声阵元的间距,造成工程设计制造的难度进一步增加,这些方面一定程度上阻碍了近场声全息技术的应用。文章根据声波等效源法的原理提出一种在较宽的频带内的单全息面分离声场方法,无需目标声源和噪声源的先验知识,即可对声场进行分离,达到虚拟消声的效果。理论推导确保了方法的正确性,数值仿真验证了该方法的可行性和优越性。

基于振速测量单全息面直接声场分离方法

为了更精确分离质点振速,以波叠加法作为声场分离算法基础,提出单全息面测量振速直接声场分离方法。建立单面振速测量声场分离模型,并推导理论计算方法,通过数值仿真,分析算法的计算精度,证明该方法可以有效分离声场。然后对比所提分离方法和单面声压测量声场分离方法分离简单源和脉动声源的误差,结果表明:单面振速测量的直接声场分离方法可以有效分离目标声源,而且可以获得更高的振速分离精度。

角度双重像面全息术研究

本文根据光全息记录的多重性，提出一种新的角度多重像面全息术，实现一次曝光记录全重叠多物像，并在不同的角度分别提取不同的单物信息。文中给出多重像面记录、再现理论及噪声讨论。

用像面全息时间平均法测量膜振动的研究

提出了一种新的测量膜振动的光学方法———像面全息时间平均法.得到了不同谐振频率激励下膜振动的干涉图样和轴对称振动模式,并对300Hz激励下膜面的振幅分布情况进行了分析.结果表明,该方法可以减小检测时反射波的影响,增强物光强度,提高干涉图样的对比度,而且可以在白光下再现振动物体的像.

数字像面全息双曝光法测量物体位移的研究

采用数字像面全息图与双曝光干涉法相结合测量物体位移,有效地增强了物光强度,提高了干涉图像的对比度,得到了清晰的干涉图像;并将面阵CCD与电寻址液晶EALCD相结合用于全息再现,成功地避免了传统的全息记录材料显影、定影、全息图复位过程以及材料非线性记录等缺点,取得了较好的实验效果。

数字像面全息与同轴全息实验研究

通过采用数字像面全息与同轴全息技术拍摄透明物体以及不透明物体的全息图,并在计算机上再现。结果表明,当记录较小物体的全息图像时像面全息技术更加合适。

基于TPX透镜的连续太赫兹波像面数字全息成像研究

太赫兹波对非极性材料具有良好的穿透性,与太赫兹波强度成像相比,相衬成像能够更好的反映物体的内部结构。本文提出了基于TPX透镜的连续太赫兹波像面数字全息相衬成像方法,研究了全息记录和再现过程,利用曲面拟合畸变校正去除TPX透镜引入的二次相位畸变。实验搭建了太赫兹像面数字全息成像系统,利用振幅型西门子星样品对系统的成像分辨率进行了定量分析,同时对有机材料和生物样品两种相位型样品进行成像,实验验证了该相衬成像方法的有效性。在太赫兹波段引入像面成像,有利于提高太赫兹成像分辨率及成像质量,在生物医学成像、无损检测等领域具有广泛的应用前景。

球面参考光预放大数字全息成像系统分辨力

为了提高数字全息成像系统的成像分辨力,对以球面波作为参考光波的预放大数字全息成像系统的记录和再现过程进行了理论推导,得出了该系统的脉冲响应表达式,并由此分析了决定该系统成像分辨力的因素。在CCD成像分辨力高于显微物镜分辨力的情况下,通过对分辨力测试板进行实验,讨论了系统分辨力与记录距离的关系。结果表明:再现像的分辨力对记录距离不敏感;但在记录距离为零,即像面数字全息系统下,再现像具有更高的分辨力。实验结果与理论分析一致。

基于光纤像面全息的金属构件微位移测量

针对激光全息技术能处理常规方法难以解决的问题以及光纤具有环境适应性的特点,设计了一种基于光纤像面全息干涉计量对金属材料构件微小位移测量的方法.通过对不同芯径传像光纤束情况下的成像结果分析,得出了与材料力学相符合的结论.实验结果表明,提出的方案适用于对金属材料特性的高精度测量,可以解决阻碍激光全息技术推广应用和发展的环境要求.

象面全息无损检测的实验研究

本文对象面全息无损检测方法进行了实验研究，结果表明该方法可用白光再现；同时，对于小缺陷可进行放大成象，从而提高了对小缺陷的判别精度。

用像面全息二次曝光法测量温度场的研究

提出了一种新的测量温度场的光学方法,即像面全息二次曝光法.利用该方法,测量并分析了轴对称温度场的分布情况.结果表明,该方法可以减小检测时反射波的影响.通过增强物光强度,可以提高干涉图样的对比度.同时在白光下可再现温度场的干涉条纹,从而得到不同输入功率下直线热源的干涉图样,实现了温度场的可视化.

用像面全息散斑干涉法测裂纹尖端三维位移场

提出了显微像面全息和散斑干涉分离术测试三维位移的新方法，并应用该技术对裂纹尖端附近的位移及应变场进行了测试和计算．此外，还提出了一种再现像面全息的简单而有效的方法．

自参考像面全息图

提出了一种新的全息记录方法,记录系统是同轴全息系统,而重现结果体现了离轴全息图的特性.该记录系统仅需一束激光,记录过程不需特定的防震装置.参考光来自物光本身,用透镜将物体成像在记录干板平面,因此称之为自参考像面全息图.利用该方法可以重构清晰的三维立体像,而且可利用非相干光记录和再现.本文给出了理论分析、实验参数和实验结果.

传象光纤束输出的模斑场记录象面全息图

推导了传象光纤束输出端面及远场的模斑场统计分布公式，分析了低阶模和高阶模对全息照相的作用，探讨了减小模斑影响，提高全息图质量的途径，认为光纤象面全息图可以获得较高衍射效率的分辨率，并对此进行了实验验证。