用一个空间光调制器产生任意光声场

论文摘要

在物理声学领域里,任意声场的产生和控制一直以来都是研究的重点,在操控粒子、超声治疗、超声成像、超声刺激神经和无损探伤等多个领域有重要的应用前景。目前,产生任意声场的方法主要有两种,一种是相控阵列技术,一种是打印全息图技术。相控阵列技术(PATs)就是将多个常规的超声能换器以阵列方式排布,而且每一个超声能换器的振幅或相位都能够独立控制。这种方法的优点是可以动态地实时地控制声场,但是构建这样的阵列通常需要非常复杂的控制电路和链接线路,不利于扩展,因此产生的声场分辨率比较低。打印全息图技术就是使用3D打印技术制造一个可以产生期望声场的声学全息图。这种方法的优点是可以产生高分辨率的声场,但是不能动态地实时地改变声场。因此,研究如何动态地控制高分辨率的声场是非常重要的。当采用脉冲光源或强度调制的光源照射吸光介质时,会发生光声效应,向外辐射声波。由于光的波长非常小,可以构建非常精细的光场,并作为声波的激发源。此外,使用超短脉冲激光器可以产生非常高频的声波。因此,利用光声效应来激发声场可以进一步地提高声场的精细程度。相对于控制声场,控制光场的方法要成熟很多,目前已经出现了商用的可以高速动态地控制光场的高分辨率的光学器件——空间光调制器(SLM)。本文利用光声效应和空间光调制器,在液体中产生了可以动态变化的高分辨率的任意声场。首先我们使用特殊的光场图案产生了一个带螺旋相位的单焦点声场。然后我们提出了一种高效快速的迭代算法,该算法可以计算出能产生任意声场的光声全息图。最后我们用本文提出的算法,在模拟计算上和在实验上测量了单平面的二维任意声场、多平面的任意声场和在任意曲面上的三维声场。所有在实验上测量得到的声场与模拟计算的结果非常吻合。虽然测量的声场都是静态的,但是我们可以通过编程控制声场快速变化,从而可以产生动态的声场。我们预计这个方法将在动态声学镊子和超声成像中得到应用。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 韦天

导师: 李锋

关键词: 空间光调制器,光声效应,任意声场,光声全息图

来源: 华南理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学

单位: 华南理工大学

分类号: TN761;O426.3

DOI: 10.27151/d.cnki.ghnlu.2019.001293

总页数: 60

文件大小: 3863K

下载量: 142

相关论文文献

• [1].不同激励方式对有界空间超声场分布的影响[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版) 2015(04)
• [2].基于CIVA的航空螺栓仿真检测试验研究[J]. 无损探伤 2020(04)
• [3].圆柱腔低频声场的球谐函数分解及声场再现[J]. 声学学报 2018(04)
• [4].非线性对大气介质中阵列聚焦声场分布影响的研究[J]. 物理学报 2010(12)
• [5].大功率超声清洗器内的声场分布(英文)[J]. 纺织高校基础科学学报 2010(02)
• [6].矩形压电探头纵波声场三维可视化研究[J]. 科学技术创新 2020(26)
• [7].医用超声诊疗类设备的声场检测方法[J]. 电子技术与软件工程 2018(21)
• [8].空气耦合超声探头声场及其对检测的影响[J]. 宇航材料工艺 2018(02)
• [9].浅海低频垂直相控阵多模声场聚焦[J]. 应用声学 2019(04)
• [10].聚焦区域高声强声场分布的测量方法研究[J]. 应用声学 2012(04)
• [11].超声波辅助提取过程中声场的数值模拟研究[J]. 现代食品科技 2019(09)
• [12].圆柱形反应器声场分布研究[J]. 陕西师范大学学报(自然科学版) 2009(06)
• [13].宽带密排平面阵声场分布计算及实验验证[J]. 压电与声光 2011(01)
• [14].一种改进多焦点声场模式声场设计的方法[J]. 压电与声光 2010(04)
• [15].气泡体积比对流体中超声声场分布的影响[J]. 华南理工大学学报(自然科学版) 2008(08)
• [16].基于双层柱状结构的声场局域与聚焦现象[J]. 中北大学学报(自然科学版) 2017(05)
• [17].高频超声清洗中声场分布的仿真及实验研究[J]. 河北科技大学学报 2014(04)
• [18].有限元法仿真LIPUS照射骨细胞的局部声场分布[J]. 声学技术 2017(06)
• [19].声源分布和超声频率对清洗声场均匀性的优化[J]. 应用声学 2018(04)
• [20].颐和园德和园大戏楼修缮前后声场对比测试与分析[J]. 噪声与振动控制 2018(05)
• [21].高速公路声敏感点声场分布模拟与仿真[J]. 公路工程 2013(02)
• [22].谐振声场强化纤维素超声微细化效果研究[J]. 食品与机械 2019(01)
• [23].基于声场复现的有源噪声控制支撑技术[J]. 应用声学 2018(05)
• [24].旋翼桨涡干扰噪声特性试验技术研究[J]. 直升机技术 2019(01)
• [25].西安北客站高大空间声场分布研究[J]. 自动化与仪器仪表 2014(07)
• [26].基于近场声全息的目标反射声场重建方法研究[J]. 中国测试 2019(11)
• [27].声波共振管教学实验中的问题探讨[J]. 大学物理 2018(11)
• [28].5.1音乐制作中的声场构建技巧[J]. 现代电视技术 2019(08)
• [29].多层介质中超声相控阵声场仿真[J]. 应用声学 2019(05)
• [30].超声探头外声场在测量管道上的仿真分析[J]. 传感器与微系统 2018(02)

标签：空间光调制器论文;  光声效应论文;  任意声场论文;  光声全息图论文;