Физическая энциклопедия - визуализация звуковых полей

методы получения видимой картины распределения величин, характеризующих звуковое поле. В. з. п. применяется для изучения звук. полей сложной формы, для целей дефектоскопии и медицинской диагностики, а также для визуализации акустич. изображений предметов, к-рые получены либо с помощью акустич. фокусирующих систем (звук. оптика), либо с помощью голографии акустической. Простейший пример В. з. п.Хладни фигуры. Методы В. з. п. можно разбить на три группы: 1) методы, использующие основные, линейные хар-ки звук. поля звуковое давление, колебательные смещения частиц, перем. плотность среды; 2) методы, основанные на квадратичных эффектах на деформации водной поверхности под действием пондеромоторных сил акустич. поля, акустических течениях, эффекте диска Рэлея', 3) методы, использующие вторичные эффекты, возникающие при распространении звук. волн достаточной интенсивности в жидкости: тепловые эффекты, ускорение процессов диффузии, воздействие УЗ на фотослой, дегазация жидкости, акустич. кавитация. В методах первой группы для получения картины распределения звук. давления самый распространённый приём сканирование исследуемого поля миниатюрным приёмником звука, напряжение на выходе к-рого модулирует яркость перемещаемого синхронно с ним точечного источника света. Этот метод обычно используют в диапазоне частот до 100 кГц. Более современный вариант подобного метода В. з. п., используемый в диапазоне частот от 100 кГц до неск. десятков МГц, осуществляется в электронно-акустич. преобразователях: распределение звук. давления преобразуется с помощью пьезоэлектрич. пластинки в соответствующее распределение электрич. потенциала на её поверхности, к-рое считывается электронным лучом и преобразуется с помощью электроннолучевого осциллографа (кинескопа) в видимое изображение звук.

поля. Изменение плотности среды в звук. поле приводит к изменению показателя преломления для световых лучей; оно может быть выявлено чисто оптич. приёмами, как, напр., теневым методом, методом фазового контраста, дифракцией света на ультразвуке, методом акустич. голографии и др. Среди методов второй группы наибольшее распространение получил метод поверхностного рельефа, основанный на св-ве свободной поверхности жидкости вспучиваться под действием падающего на неё изнутри жидкости звук.

пучка. Получающийся рельеф хорошо виден при косом освещении. Для реализации метода диска Рэлея в смеси воды и ксилола образуют взвесь мельчайших чешуек лёгкого металла (напр., алюминия). В отсутствии звука эти чешуйки ориентированы беспорядочно, образуя при освещении матово-серую поверхность, а под действием звук. волны часть из них принимает определ. ориентацию, в результате чего на сером фоне появляется видимое изображение звук. поля. В третьей группе методов следует отметить тепловое воздействие УЗ и его способность ускорять процессы диффузии. Для реализации теплового метода в исследуемое поле помещают тонкий экран из хорошо поглощающего звук материала.

Неравномерный нагрев экрана под действием УЗ может быть визуализирован разл. способами: применением термочувствит. красок и жидких кристаллов, нанесённых тонким слоем на поглощающий экран; использованием электронно-оптич. преобразователей, чувствительных к ИК излучению; возбуждением или гашением люминесценции и пр. На способности УЗ ускорять процессы диффузии основаны фотодиффуз.

методы. Предварительно засвеченная фотобумага погружается в разбавленный р-р проявителя; в местах, на к-рые действовал УЗ, диффузия проявителя в желатину сильно ускоряется и бумага быстро чернеет. .