[實用新型]一種多倍焦距的超聲懸浮場測量裝置

無效

• 申請號: 200720311345.4
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN201149522Y
• 公開（公告）日: 2008-11-12
• 發明（設計）人: 李恩普;趙建林;鄭普超;邸江磊
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00;G02B27/10
• 代理公司: 西北工業大學專利中心
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本實用新型涉及一種多倍焦距的超聲懸浮場測量裝置，利用數字全息技術實現超聲懸浮場的測量。

背景技術

由于超聲懸浮場是聲波在空氣中形成的駐波場，不能直接用眼睛或視頻裝置接收，加上探測過程不能干擾聲場，使得常規探測儀器無法使用。又由于引入測量器件后，會對聲懸浮場產生影響且難于實現全場測量。所以，到目前為止，對超聲懸浮場的研究工作多集中于聲懸浮理論的數值計算。西北工業大學張琳等人用傳統光學全息方法首次對聲懸浮場分布進行了測量(張琳，李恩普，馮偉，洪振宇，解文軍，馬仰華，聲懸浮過程的激光全息干涉研究，物理學報，54(5)(2005))。不過，由于其方法的局限性，測量結果比較粗糙，該方法以全息干板作為記錄介質，需要經過復雜的物理和濕化學處理過程，記錄的信息和記錄效果極易受到人為操作的影響，而且信息處理手段有限，不能解調出干涉場的相位信息；隨后，張琳等人(張琳，聲懸浮過程的激光全息干涉研究，碩士學位論文，西北工業大學，(2005)進一步應用數字全息方法并采用雙共聚焦光路對超聲懸浮場進行了測量，由于其光路結構的限制，測量弱相位場的靈敏度低，且測量范圍固定不可調，測量過程較復雜，難以做到定量分析。

總之，由于超聲懸浮場在弱相位場測量過程中靈敏度低，所以現有的側量測量過程較復雜，且測量范圍固定不可調。

實用新型內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本實用新型提出一種多倍焦距的超聲懸浮場測量裝置，可以克服超聲懸浮場在弱相位場測量過程中靈敏度低，且測量范圍固定不可調，測量過程較復雜的問題。

技術方案

本實用新型的技術特征在于：裝置包括激光器14，分束裝置8，二個擴束裝置7、9，半透半反鏡6、12，全反射鏡5、10、16，凸透鏡2、3、4、11，衰減器15和面陣CCD1；在激光器14發出的光路中設置衰減器15和改變光路方向的全反射鏡16，之后設置形成第一光束和第二光束的分束裝置8；在第一光束的光路中，依次設置擴束裝置7和全反射鏡5，待測超聲場位于光路中設置在擴束裝置5和全反射鏡5之間，在擴束裝置5與待測超聲場之間設置一個將物光反射到與第一光束方向垂直的另外一側的半透半反鏡6；在第二光束的光路中，設置一個將光束變為平行參考光的擴束裝置9；之后依次設置改變光路方向的全反射鏡10和半透半反鏡12；在半透半反鏡12與半透半反鏡6之間設置凸透鏡4，在半透半反鏡12與全反射鏡10設置凸透鏡11，在半透半反鏡12與凸透鏡2之間設置凸透鏡3；在兩束光發生干涉后形成的光路中，依次設置將干涉圖樣成像的凸透鏡2和記錄數字全息圖的面陣CCD1。

所述的分束裝置8為固定分光比分束鏡，或分光比可調分束鏡。

所述的擴束裝置7、9為擴束鏡，或透鏡組。

所述的線陣CCD1為一面陣列分布的電荷耦合器件。

有益效果

相比現有技術的優越性在于：(1)由于在利用本測量裝置對超聲場進行測量的過程中沒有儀器探頭等擾動流場，光束通過待測超聲懸浮場后并不對其造成干擾，從而避免由此而產生誤差；(2)由于光線的無慣性，本測量裝置可用來研究超聲場的瞬態過程，實現其瞬時記錄；(3)本測量裝置運用倍增光路，從而可以探測聲場擾動使空氣產生的微小折射率變化造成的干涉條紋分布，使測量結果更加直觀、精確。

附圖說明

圖1：測量裝置實施方式的結構示意圖

1-面陣CCD；2-凸透鏡；3-凸透鏡；4-凸透鏡；5-全反射鏡；6-半透半反鏡；7-擴束準直器；8-分束鏡；9-擴束準直器；10-全反射鏡；11-凸透鏡；12-半透半反鏡；13-計算機；14-氣體激光器；15-衰減器；16-全反射鏡；

具體實施方式

現結合附圖對本實用新型作進一步描述：

實施例如圖所示：包括半導體激光器14、衰減器15、全反射鏡5、10、16，分束鏡8、擴束準直器7、9，半透半反鏡6、12，凸透鏡2、3、4、11，線陣CCD1和超聲待測場A。

衰減器15為可調通光衰減器，其設置在氣體激光器14所發出光束的光路上，為了使成在CCD上的像不至于過亮，起到衰減光強的作用。全反射鏡16將衰減后的光反射至分束器8，分束器8為一分光比可調分束器，將該光束分成第一光束和第二光束。第一光束由擴束準直器7擴束并準直后成平行光，再穿過超聲懸浮場A后被全反射鏡5沿原路返回，再由半透半反鏡6反射，透過凸透鏡4和半透半反鏡11，經過凸透鏡3和2之后成像在面陣CCD1上。其中，待測超聲懸浮場A為一透明狀態的透射型場。