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　　實驗名稱：在聲波截面梯度場的重建及其在聲波場處理中的應用

　　實驗內容：水下聲信號在傳播過程中會引起介質折射率的變化，當激光穿過聲擾動介質時，介質折射率的空間變化引起激光束的偏轉，利用位置敏感探測器（PSD）感應激光的偏轉信息，激光束的偏轉可以分為兩部分；一部分是在激光束經過的平面內，另一部分是垂直于平面的。結合使用這兩部分偏轉的斷層成像結果，可以得到橫截面上傳播聲波的梯度場，這是光束偏轉斷層成像的一個擴展版本。基于波場的梯度與相對聲壓分布，可以直接采用基爾霍夫積分定理來進一步計算和分析波場。

　　研究方向：聲光傳感、聲場重建

　　測試設備：ATA-4051

　　實驗過程：實驗裝置如圖所示，水箱里裝滿水，吸聲器鋪在底部。聲波場由一個換能器產生，信號發生器產生180kHz信號，經Aigtek放大后作用于換能器設備，產生聲信號。從激光器發出的光束在穿過被聲波調制的水面時發生偏轉，將PSD被放置在水箱的另一側，以接收流出的光束。光斑的位移反映了沿激光束的聲壓梯度的積分。換能器被安裝在平臺上，它可以在垂直于激光束的方向上移動，允許在平行線上掃描。一次掃描結束后，將換能器旋轉到另一個角度，重復掃描過程，直到覆蓋180°的角度。換能器發出的信號與數據采集系統同步，用于重建瞬時聲場。

　　實驗結果：利用實驗中獲得的數據，我們構建了兩種形式的聲波場，一種是聲壓的相對分布，另一種是聲波場截面的三維梯度。圖1中的第一行顯示了聲波場的相對壓力分布（見視頻1）。為了清楚地顯示場中的梯度，我們在第二行顯示梯度的x和y分量，在最后一行顯示z分量（見視頻2）。為了驗證表格中重建的正確性，我們將結果與使用相同參數的模擬結果進行了比較。因為橫斷面的壓力分布與聲波場的x和y分量的梯度場結構相同，我們只顯示壓力分布和z分量的比較結果。從圖2中我們可以看出，在每個采樣時間，聲波的形式都很相似。

　　Aigtek功率放大器在本次實驗中發揮的作用：將脈沖信號放大200倍

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