功率放大器在声波截面梯度场的重建及其在声波场处理中的应用

实验名称：电压放大器在声波截面梯度场的重建及其在声波场处理中的应用

实验内容：水下声信号在传播过程中会引起介质折射率的变化，当激光穿过声扰动介质时，介质折射率的空间变化引起激光束的偏转，利用位置敏感探测器（PSD）感应激光的偏转信息，激光束的偏转可以分为两部分；一部分是在激光束经过的平面内，另一部分是垂直于平面的。结合使用这两部分偏转的断层成像结果，可以得到横截面上传播声波的梯度场，这是光束偏转断层成像的一个扩展版本。基于波场的梯度与相对声压分布，可以直接采用基尔霍夫积分定理来进一步计算和分析波场。

研究方向：声光传感、声场重建

测试设备：ATA-4051高压功率放大器

实验过程：实验装置如图所示，水箱里装满水，吸声器铺在底部。声波场由一个换能器产生，信号发生器产生180kHz信号，经AigtekATA-4051高压功率放大器放大后作用于换能器设备，产生声信号。从激光器发出的光束在穿过被声波调制的水面时发生偏转，将PSD被放置在水箱的另一侧，以接收流出的光束。光斑的位移反映了沿激光束的声压梯度的积分。换能器被安装在平台上，它可以在垂直于激光束的方向上移动，允许在平行线上扫描。一次扫描结束后，将换能器旋转到另一个角度，重复扫描过程，直到覆盖180°的角度。换能器发出的信号与数据采集系统同步，用于重建瞬时声场。

实验结果：利用实验中获得的数据，我们构建了两种形式的声波场，一种是声压的相对分布，另一种是声波场截面的三维梯度。图1中的第一行显示了声波场的相对压力分布（见视频1）。为了清楚地显示场中的梯度，我们在第二行显示梯度的x和y分量，在最后一行显示z分量（见视频2）。为了验证表格中重建的正确性，我们将结果与使用相同参数的模拟结果进行了比较。因为横断面的压力分布与声波场的x和y分量的梯度场结构相同，我们只显示压力分布和z分量的比较结果。从图2中我们可以看出，在每个采样时间，声波的形式都很相似。

Aigtek安泰电子功率放大器在本次实验中发挥的作用：将脉冲信号放大200倍

西安安泰电子是专业从事功率放大器、高压放大器、功率信号源、前置微小信号放大器、高精度电压源、高精度电流源等电子测量仪器研发、生产和销售的高科技企业，为用户提供具有竞争力的测试方案。Aigtek已经成为在业界拥有广泛产品线，且具有相当规模的仪器设备供应商，样机都支持免费试用。