[发明专利]一种同时测量超声波方向、声强及频率的光学方法及装置

摘要

本发明公开一种同时测量超声波方向、声强及频率的光学方法及装置。本发明通过将一束激光垂直于超声波的传播方向照明该超声波在液态介质中形成的动态超声位相光栅，其衍射光在透镜的像面上形成动态超声位相光栅的衍射频谱；将混合光电二极管阵列探测器设置在透镜的像面处，记录衍射频谱出现的方向、1级衍射光强及相邻衍射频谱之间的距离；通过数据的处理，得到被测超声波的传播方向、声强及频率。该装置包括光源、光纤、透镜、透镜座、平板玻璃、混合光电二极管阵列探测器、探测器座、驱动及扫描放大电路和计算机；光纤的出光端口、透镜、平板玻璃、探测器依次排列，探测器设置在透镜的成像面上，驱动及扫描放大电路分别与探测器和计算机连接。

主权项

1.一种同时测量超声波方向、声强及频率的光学方法，其特征在于包括如下步骤：(1)将一束激光垂直于超声波的传播方向照明该超声波在液态介质中形成的动态超声位相光栅，其衍射光在透镜的像面上形成动态超声位相光栅的衍射频谱；(2)将混合光电二极管阵列探测器设置在透镜的像面处，记录衍射频谱出现的方向、1级衍射光强及相邻衍射频谱之间的距离；(3)通过数据的处理及分析，得到被测超声波的传播方向、声强及频率；步骤(2)中所述的混合光电二极管阵列探测器的结构如下：混合光电二极管阵列探测器的受光平面为圆形，分三区：左半圆由不同半径的半环形光电二极管阵列组成；右半圆由依次排列的扇形光电二极管阵列组成，中心光电二极管为一只独立光电二极管；步骤(3)中所述的被测超声波的传播方向依据衍射频谱出现的方向即可判断得到；步骤(3)中所述的被测超声波的声强通过式(A)计算得到：I_n∝P   (A)；I_n为动态超声位相光栅的衍射频谱n级的光强，P为被测超声波的声强；步骤(3)中所述的被测超声波的频率通过0级频谱与1级频谱之间的距离x由式(B)确定：x∝f   (B)；x与超声频率f成正比。