專利名稱：一種超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，利用數(shù)字全息技術(shù)實(shí)現(xiàn)超聲懸浮場(chǎng)的
背景技術(shù)：
由于超聲懸浮場(chǎng)是聲波在空氣中形成的駐波場(chǎng)，不能直接用眼睛或視頻裝置接收， 加上探測(cè)過程不能干擾聲場(chǎng)，使得常規(guī)探測(cè)儀器無法使用。又由于引入測(cè)量器件后，
會(huì)對(duì)聲懸浮場(chǎng)產(chǎn)生影響且難于實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)測(cè)量。所以，到FI前為止，對(duì)超聲懸浮場(chǎng)的研 究工作多集中于聲懸浮理論的數(shù)值計(jì)算。西北工業(yè)大學(xué)張琳等人用傳統(tǒng)光學(xué)全息方法 首次對(duì)聲懸浮場(chǎng)分布進(jìn)行了測(cè)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(xué)報(bào)，54(5)(2005))。不過，由于其方法的局限 性，測(cè)量結(jié)果比較粗糙，該方法以全息千板作為記錄介質(zhì)，需要經(jīng)過復(fù)雜的物理和濕 化學(xué)
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(diào)出干涉場(chǎng)的相位信息；隨后，張琳等人(張琳，聲懸浮過程的激光今 息干涉研究，碩士學(xué)位論文，西北工業(yè)大學(xué)，(2005)進(jìn)一步應(yīng)用數(shù)字全息方法并采用 雙共聚焦光路對(duì)超聲懸浮場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，由于其光路結(jié)構(gòu)的限制，測(cè)量弱相位場(chǎng)的靈 敏度低，且測(cè)量范圍固定不可調(diào)，測(cè)量過程較復(fù)雜，難以做到定量分析。'
總之，由于超聲懸浮場(chǎng)在弱相位場(chǎng)測(cè)量過程中靈敏度低，所以現(xiàn)有的側(cè)量測(cè)量過 程較復(fù)雜，且測(cè)量范圍固定不可調(diào)。

實(shí)用新型內(nèi)容
要解決的技術(shù)問題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型提出一種超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，可以 克服超聲懸浮場(chǎng)在弱相位場(chǎng)測(cè)量過程中靈敏度低，且測(cè)量范圍固定不可調(diào)，測(cè)量過程 較復(fù)雜的問題。
技術(shù)方案
本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于裝置包括激光器ll，衰減器12，全反射鏡3、 7、10，分束裝置5，擴(kuò)束裝置6，半透半反鏡4、 9，凸透鏡2和面陣CCD1;在激光器 11發(fā)出的光路中設(shè)置衰減器12和改變光路方向的全反射鏡7，之后設(shè)置擴(kuò)束裝置6 和形成第一光束和第二光束的分束裝置5;在第一光束的光路中，依次為待測(cè)超聲場(chǎng) 和全反射鏡3，在擴(kuò)束裝置5與待測(cè)超聲場(chǎng)之間設(shè)置一個(gè)將物光反射到與第一光束方 向垂直的另外一側(cè)的半透半反鏡(4);在第二光束的光路中，設(shè)置一個(gè)全反射鏡10 和半透半反鏡9;在兩束光以一定傾角發(fā)生千涉后形成的光路中，依次設(shè)置將干涉圖
樣成像的凸透鏡2和記錄數(shù)字全息圖的面陣CCD1 。
所述的分束鏡5的透反比為7:3。
所述的擴(kuò)束裝置6為擴(kuò)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(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)越性在于(1)由于在利用本測(cè)量裝置對(duì)超聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量的過 程中沒有儀器探頭等擾動(dòng)流場(chǎng)，光束通過待測(cè)超聲懸浮場(chǎng)后并不對(duì)其造成干擾，從而 避免由此而產(chǎn)生誤差；(2)由于光線的無慣性，本測(cè)量裝置可用來研究超聲場(chǎng)的瞬態(tài) 過程，實(shí)現(xiàn)其瞬時(shí)記錄；(3)本測(cè)量裝置運(yùn)用倍增光路，從而可以探測(cè)聲場(chǎng)擾動(dòng)使空 氣產(chǎn)生的微小折射率變化造成的干涉條紋分布，使測(cè)量結(jié)果更加直觀、精確。


圖l:測(cè)量裝置實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖
l-面陣CCD; 2-凸透鏡；3-全反射鏡；4-半透半反鏡；5-分束鏡；6-擴(kuò)束準(zhǔn)直器； 7-全反射鏡；8-計(jì)算機(jī)；9-半透半反鏡；10-全反射鏡；ll-氣體激光器；12-衰減器；具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述
實(shí)施例如圖所示測(cè)量裝置包括氣體激光器ll、衰減器12、全反射鏡3、 7、 10，
分束鏡5、擴(kuò)束準(zhǔn)直器6、半透半反鏡4、 9，凸透鏡2和面陣CCD 1，以及包含于其 中的待測(cè)超聲場(chǎng)A。
衰減器12為可調(diào)通光衰減器，其設(shè)置在氣體激光器11所發(fā)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(qiáng)的作用。全反射鏡7將衰減后的光反 射至擴(kuò)束準(zhǔn)直器6擴(kuò)束并準(zhǔn)直后成平行光，然后由分束鏡5，透反比為7: 3;將該光
束分成第一光束和第二光束。第一光束穿過超聲懸浮場(chǎng)A后被全反射鏡3沿原路返回， 再由半透半反鏡4反射，透過半透半反鏡9后被述凸透鏡2成像在面陣CCD1上。其 中，待測(cè)超聲懸浮場(chǎng)A為一透明狀態(tài)的透射型場(chǎng)。
第二束光被全反射鏡10和半透半反鏡9反射，凋整夾角形成干涉區(qū)域，經(jīng)凸透鏡 2成像在CCD 1上。
調(diào)節(jié)凸透鏡2和CCD1與待測(cè)超聲懸浮場(chǎng)A三者之間的距離，使待測(cè)超聲懸浮場(chǎng) A經(jīng)過凸透鏡2后清晰成像在CCD1上。在CCD1記錄范圍內(nèi)調(diào)節(jié)第一、二光束之間 的夾角，使得記錄圖像頻譜可以分離，然后分別拍攝不加超聲懸浮場(chǎng)和加超聲懸浮場(chǎng) 兩種情況下的數(shù)字全息干涉圖，最后，將兩種情況的數(shù)字仝息圖由計(jì)算機(jī)13通過快速 傅里葉變換算法和數(shù)字圖像處理等手段進(jìn)行數(shù)值重構(gòu)，即可以獲得聲懸浮場(chǎng)的數(shù)字全 息再現(xiàn)像。本實(shí)施方式采用先擴(kuò)束準(zhǔn)直，再分光，節(jié)省了光學(xué)器件的同時(shí)也減少了測(cè) 量誤差。
權(quán)利要求1.一種超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于裝置包括激光器(11)，衰減器(12)，全反射鏡(3)、(7)、(10)，分束裝置(5)，擴(kuò)束裝置(6)，半透半反鏡(4)、(9)，凸透鏡(2)和面陣CCD(1)；在激光器(11)發(fā)出的光路中設(shè)置衰減器(12)和改變光路方向的全反射鏡(7)，之后設(shè)置擴(kuò)束裝置(6)和形成第一光束和第二光束的分束裝置(5)；在第一光束的光路中，依次為待測(cè)超聲場(chǎng)和全反射鏡(3)，在擴(kuò)束裝置(5)與待測(cè)超聲場(chǎng)之間設(shè)置一個(gè)將物光反射到與第一光束方向垂直的另外一側(cè)的半透半反鏡(4)；在第二光束的光路中，設(shè)置一個(gè)全反射鏡(10)和半透半反鏡(9)；在兩束光以一定傾角發(fā)生干涉后形成的光路中，依次設(shè)置將干涉圖樣成像的凸透鏡(2)和記錄數(shù)字全息圖的面陣CCD(1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于所述的分束裝置(5) 的透反比為7:3。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于所述的擴(kuò)束裝置(6) 為擴(kuò)束鏡，或透鏡組。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，技術(shù)特征在于在激光器發(fā)出的光路中設(shè)置形成第一光束和第二光束的分束鏡；在第一光束的光路中，依次設(shè)置擴(kuò)束裝置和全反射鏡，待測(cè)超聲場(chǎng)位于光路中設(shè)置在擴(kuò)束裝置和全反射鏡之間，在擴(kuò)束裝置與待測(cè)超聲場(chǎng)之間設(shè)置一個(gè)將物光反射到與第一光束方向垂直的另外一側(cè)的半透半反鏡；在第二光束的光路中，設(shè)置一個(gè)將光束變?yōu)槠叫袇⒖脊獾臄U(kuò)束裝置；在與半透半反鏡平行位置處設(shè)置一個(gè)將物光和參考光形成的干涉光的凸透鏡，以及記錄數(shù)字全息圖的面陣CCD1。本測(cè)量裝置運(yùn)用倍增光路，從而可以探測(cè)聲場(chǎng)擾動(dòng)使空氣產(chǎn)生的微小折射率變化造成的干涉條紋分布，使測(cè)量結(jié)果更加直觀、精確。
文檔編號(hào)G01H9/00GK201181238SQ200720311338
公開日2009年1月14日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者李恩普, 趙建林, 邸江磊, 鄭普超 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)