Большая советсткая энциклопедия Звукового поля визуализация

Звукового поля визуализация

Звукового поля визуализация, методы получения видимой картины звукового поля. З. п. в. применяется для изучения распределения величин, характеризующих звуковые поля сложной формы, для визуализации ультразвуковых изображений, получаемых при помощи ультразвуковых фокусирующих систем (см. фокусировка звука), для целей ультразвуковой дефектоскопии и медицинской диагностики. Простейшим примером З. п. в. являются т. н. Хладни фигуры. Получить картину распределения звукового давления можно, например, с помощью небольшого приёмника звука, обходя (сканируя) им исследуемое поле; для визуализации синхронно с приёмником звукового давления перемещается связанный с ним точечный источник света, яркость которого модулируется напряжением на выходе звукоприёмника (рис. 1). Более современный вариант подобного метода З. и. в. осуществляется в электронноакустических преобразователях: распределение звукового давления преобразуется с помощью пьезоэлектрической пластинки в соответствующее распределение электрического потенциала на её поверхности, которое считывается электронным лучом и далее посредством обычных телевизионных приёмов (подобно тому, как это делается в звуковизорах) на экране кинескопа получается видимое изображение звукового поля. Изменение плотности среды в звуковом поле приводит к изменению показателя преломления для световых лучей; оно может быть выявлено чисто оптическими приёмами, как, например, теневым методом, методом фазового контраста, дифракцией света на ультразвуке и др. Все эти способы широко применяются для исследования ультразвуковых полей сложной формы (рис. 2). В ультразвуковой дефектоскопии применяются методы поверхностного рельефа и диска Рэлея. Первый из них основан на свойстве свободной поверхности жидкости слегка вспучиваться под действием звуковых лучей, падающих изнутри жидкости. Получающийся при этом рельеф хорошо виден при косом освещении (см. Звуковидение). В основе второго лежит свойство свободно подвешенных в звуковом поле пластинок поворачиваться параллельно фронту звуковой волны. Для реализации этого способа в смеси воды и ксилола образуют взвесь мельчайших алюминиевых чешуек. В отсутствии звука эти чешуйки ориентированы беспорядочно, образуя при освещении матово-серую поверхность, а под действием звуковой волны часть из них принимает определённую ориентацию и в результате отражения света на сером фоне появляется видимое изображение звукового поля.

Существуют методы З. п. в., основанные на вторичных эффектах, возникающих при распространении интенсивных ультразвуковых волн в жидкости: теплового эффекта, дегазации жидкости, ускорения процессов диффузии, акустической кавитации, воздействия на фотослой и т.д. Например, для реализации теплового метода в исследуемое поле помещают тонкий экран из хорошо поглощающего звук материала. Неравномерный нагрев этого экрана под действием поглощаемых ультразвуковых лучей может быть визуализирован различными способами: применением термочувствительных красок или чувствительного к инфракрасным лучам электроннооптического преобразователя, возбуждением или гашением люминесцентного экрана и т.д. На ускорении фотографического проявления основан фотодиффузионный способ З. п. в., при котором обычная, предварительно засвеченная фотобумага погружается в разбавленный раствор проявителя; в местах, на которые действует ультразвук, диффузия проявителя в желатину сильно ускоряется и бумага быстро чернеет.

Лит.: Бергман Л., Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., 2 изд., М., 1957, гл. 3, §4, гл. 6, §4; Розенберг Л. Д. Визуализация ультразвуковых изображений, "Вестник АН СССР", 1958, №3; Матаушек И., Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962, гл. 7.