專(zhuān)利名稱(chēng)：一種含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，利用數(shù)字全息技術(shù)實(shí) 現(xiàn)超聲懸浮場(chǎng)的測(cè)量。 '
背景技術(shù)：
由于超聲懸浮場(chǎng)是聲波在空氣中形成的駐波場(chǎng)，不能直接用眼睛或視頻裝置接收， 加上探測(cè)過(guò)程不能干擾聲場(chǎng)，使得常規(guī)探測(cè)儀器無(wú)法使用。又由于引入測(cè)量器件后， 會(huì)對(duì)聲懸浮場(chǎng)產(chǎn)生影響且難于實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)測(cè)量。所以，到目前為止，對(duì)超聲懸浮場(chǎng)的研 究工作多集中于聲懸浮理論的數(shù)值計(jì)算。西北工業(yè)大學(xué)張琳等人用傳統(tǒng)光學(xué)全息方法 首次對(duì)聲懸浮場(chǎng)分布進(jìn)行了測(cè)量(張琳，李恩普，馮偉，洪振宇，解文軍，馬仰華，
聲懸浮過(guò)程的激光全息干涉研究，物理學(xué)報(bào)，54(5)(2005))。不過(guò)，由于其方法的局限 性，測(cè)量結(jié)果比較粗糙，該方法以全息干板作為記錄介質(zhì)，需要經(jīng)過(guò)復(fù)雜的物理和濕 化學(xué)處理過(guò)程，記錄的信息和記錄效果極易受到人為操作的影響，而且信息處理手段 有限，不能解調(diào)出干涉場(chǎng)的相位信息；隨后，張琳等人(張琳，聲懸浮過(guò)程的激光全 息干涉研究，碩士學(xué)位論文，西北工業(yè)大學(xué)，(2005)進(jìn)一步應(yīng)用數(shù)字全息方法并采用 雙共聚焦光路對(duì)超聲懸浮場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，由于其光路結(jié)構(gòu)的限制，測(cè)量弱相位場(chǎng)的靈 敏度低，且測(cè)量范圍固定不可調(diào)，測(cè)量過(guò)程較復(fù)雜，難以做到定量分析。
總之，由于超聲懸浮場(chǎng)在弱相位場(chǎng)測(cè)量過(guò)程中靈敏度低，所以現(xiàn)有的側(cè)量測(cè)量過(guò) 程較復(fù)雜，且測(cè)量范圍固定不可調(diào)。

實(shí)用新型內(nèi)容
要解決的技術(shù)問(wèn)題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本實(shí)用新型提出一種含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng) 測(cè)量裝置，可以克服超聲懸浮場(chǎng)在弱相位場(chǎng)測(cè)量過(guò)程中靈敏度低，且測(cè)量范圍固定不 可調(diào)，測(cè)量過(guò)程較復(fù)雜的問(wèn)題。
技術(shù)方案
本實(shí)用新型的技術(shù)特征在于裝置包括激光器12，分束裝置8， 二個(gè)擴(kuò)束裝置7、11，半透半反鏡6，全反射鏡IO、 15，凸透鏡2、 3、 4和面陣CCD1;在激光器13發(fā) 出的光路中設(shè)置衰減器14和改變光路方向的全反射鏡15，之后設(shè)置形成第一光束和 第二光束的分束裝置8;在第一光束的光路中，依次設(shè)置擴(kuò)束裝置7和全反射鏡5，待 測(cè)超聲場(chǎng)位于光路中設(shè)置在擴(kuò)束裝置7和全反射鏡5之間，在擴(kuò)束裝置7與待測(cè)超聲 場(chǎng)之間設(shè)置一個(gè)將物光反射到與第一光束方向垂直的另外一側(cè)的半透半反鏡6;在第 二光束的光路中，設(shè)置一個(gè)將光束變?yōu)槠叫袇⒖脊獾臄U(kuò)束裝置11，擴(kuò)束裝置11之后 依次設(shè)置改變光路方向的全反射鏡10和半透半反鏡9，半透半反鏡9位于半透半反鏡 6和凸透鏡2之間；在半透半反鏡9與半透半反鏡6之間依次設(shè)置凸透鏡3和凸透鏡4; 在兩束光發(fā)生干涉后形成的光路中，依次設(shè)置將干涉圖樣成像的凸透鏡2和記錄數(shù)字 全息圖的面陣CCD1。
所述的分束裝置8為固定分光比分束鏡，或分光比可調(diào)分束鏡。
所述的擴(kuò)束裝置7、 ll為擴(kuò)束鏡，或透鏡組。
所述的線(xiàn)陣CCD1為一面陣列分布的電荷耦合器件。
有益效果
相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)越性在于(1 )由于在利用本測(cè)量裝置對(duì)超聲場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量的過(guò) 程中沒(méi)有儀器探頭等擾動(dòng)流場(chǎng)，光束通過(guò)待測(cè)超聲懸浮場(chǎng)后并不對(duì)其造成干擾，從而 避免由此而產(chǎn)生誤差；(2)由于光線(xiàn)的無(wú)慣性，本測(cè)量裝置可用來(lái)研究超聲場(chǎng)的瞬態(tài) 過(guò)程，實(shí)現(xiàn)其瞬時(shí)記錄；(3)本測(cè)量裝置運(yùn)用倍增光路，從而可以探測(cè)聲場(chǎng)擾動(dòng)使空 氣產(chǎn)生的微小折射率變化造成的干涉條紋分布，使測(cè)量結(jié)果更加直觀(guān)、精確。


圖l:測(cè)量裝置實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖
l-面陣CCD; 2-凸透鏡；3-凸透鏡；4-凸透鏡；5-全反射鏡；6-半透半反鏡； 7-擴(kuò)束準(zhǔn)直器；8-分束鏡；9-半透半反鏡；10-全反射鏡；ll-擴(kuò)束準(zhǔn)直器；12-計(jì)算機(jī)；
13-氣體激光器；14-衰減器；
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述實(shí)施例如圖所示包括半導(dǎo)體激光器13、衰減器14、全反射鏡15、分束鏡8、擴(kuò)
束準(zhǔn)直器ll、半透半反鏡6、全反射鏡5、凸透鏡4、凸透鏡3、擴(kuò)束準(zhǔn)直器7、全反 射鏡IO、半透半反鏡9、凸透鏡2、線(xiàn)陣CCD1和超聲待測(cè)場(chǎng)A。
衰減器11為可調(diào)通光衰減器，其設(shè)置在氣體激光器12所發(fā)出光束的光路上，為 了使成在CCD上的像不至于過(guò)亮，起到衰減光強(qiáng)的作用。全反射鏡15將衰減后的光 反射至分束器8，分束器8為一分光比可調(diào)分束器，將該光束分成第一光束和第二光 束。第一光束由擴(kuò)束準(zhǔn)直器7擴(kuò)束并準(zhǔn)直后成平行光，再通過(guò)半透半反鏡6穿過(guò)超聲 懸浮場(chǎng)A后被全反射鏡5沿原路返回，再由半透半反鏡6反射，經(jīng)過(guò)由凸透鏡4與凸 透鏡3組成的倒裝望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，透過(guò)凸透鏡2成像在面陣CCD1上。其中，待測(cè)超聲 懸浮場(chǎng)A為一透明狀態(tài)的透射型場(chǎng)。
第二束光由擴(kuò)束準(zhǔn)直器7擴(kuò)束并準(zhǔn)直成平行光后，被全反射鏡IO反射，經(jīng)半透半 反鏡9與第一光束干涉經(jīng)過(guò)凸透鏡2成像在CCD 1上。
當(dāng)被測(cè)超聲場(chǎng)測(cè)量范圍變大時(shí)，待測(cè)超聲場(chǎng)經(jīng)過(guò)凸透鏡2成的像超出CCD1的接 收范圍。此時(shí)，在第一束光路中的半透半反鏡6和半透半反鏡9之間的由凸透鏡4與
凸透鏡3組成的倒裝望遠(yuǎn)鏡系統(tǒng)，使得待測(cè)超聲場(chǎng)得到縮小，滿(mǎn)足測(cè)量條件，解決了 CCD靶面尺寸不足的問(wèn)題。
由于CCD1位于第一凸透鏡2的一倍焦距與二倍焦距之間。調(diào)節(jié)凸透鏡2和CCD1 與待測(cè)超聲懸浮場(chǎng)A三者之間的距離，使待測(cè)超聲懸浮場(chǎng)A經(jīng)過(guò)凸透鏡2后清晰成像 在CCD1上。在CCD1記錄范圍內(nèi)調(diào)節(jié)第一、二光束之間的夾角，使得記錄圖像頻譜 可以分離，然后分別拍攝不加超聲懸浮場(chǎng)和加超聲懸浮場(chǎng)兩種情況下的數(shù)字全息干涉 圖，最后，將兩種情況的數(shù)字全息圖由計(jì)算機(jī)12通過(guò)快速傅里葉變換算法和數(shù)字圖像 處理等手段進(jìn)行數(shù)值重構(gòu)，即可以獲得聲懸浮場(chǎng)的數(shù)字全息再現(xiàn)像。
權(quán)利要求1.一種含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于裝置包括激光器(12)，分束裝置(8)，二個(gè)擴(kuò)束裝置(7)、(11)，半透半反鏡(6)，全反射鏡(10)、(15)，凸透鏡(2)、(3)、(4)和面陣CCD(1)；在激光器(13)發(fā)出的光路中設(shè)置衰減器(14)和改變光路方向的全反射鏡(15)，之后設(shè)置形成第一光束和第二光束的分束裝置(8)；在第一光束的光路中，依次設(shè)置擴(kuò)束裝置(7)和全反射鏡(5)，待測(cè)超聲場(chǎng)位于光路中設(shè)置在擴(kuò)束裝置(7)和全反射鏡(5)之間，在擴(kuò)束裝置(7)與待測(cè)超聲場(chǎng)之間設(shè)置一個(gè)將物光反射到與第一光束方向垂直的另外一側(cè)的半透半反鏡(6)；在第二光束的光路中，設(shè)置一個(gè)將光束變?yōu)槠叫袇⒖脊獾臄U(kuò)束裝置(11)，擴(kuò)束裝置(11)之后依次設(shè)置改變光路方向的全反射鏡(10)和半透半反鏡(9)，半透半反鏡(9)位于半透半反鏡(6)和凸透鏡(2)之間；在半透半反鏡(9)與半透半反鏡(6)之間依次設(shè)置凸透鏡(3)和凸透鏡(4)；在兩束光發(fā)生干涉后形成的光路中，依次設(shè)置將干涉圖樣成像的凸透鏡(2)和記錄數(shù)字全息圖的面陣CCD(1)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于所述 的分束裝置(8)為固定分光比分束鏡，或分光比可調(diào)分束鏡。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于所述 的擴(kuò)束裝置(7)、 (11)為擴(kuò)束鏡，或透鏡組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，其特征在于所述線(xiàn)陣CCD (1)為一面陣列分布的電荷耦合器件。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種含倒裝望遠(yuǎn)鏡的超聲懸浮場(chǎng)測(cè)量裝置，技術(shù)特征在于在激光器發(fā)出的光路中設(shè)置形成第一光束和第二光束的分束鏡；在第一光束的光路中，依次設(shè)置擴(kuò)束裝置和全反射鏡，待測(cè)超聲場(chǎng)位于光路中設(shè)置在擴(kuò)束裝置和全反射鏡之間，在擴(kuò)束裝置與待測(cè)超聲場(chǎng)之間設(shè)置一個(gè)將物光反射到與第一光束方向垂直的另外一側(cè)的半透半反鏡；在第二光束的光路中，設(shè)置一個(gè)將光束變?yōu)槠叫袇⒖脊獾臄U(kuò)束裝置；在與半透半反鏡平行位置處設(shè)置一個(gè)將物光和參考光形成的干涉光的凸透鏡，以及記錄數(shù)字全息圖的面陣CCD1。本測(cè)量裝置運(yùn)用倍增光路，從而可以探測(cè)聲場(chǎng)擾動(dòng)使空氣產(chǎn)生的微小折射率變化造成的干涉條紋分布，使測(cè)量結(jié)果更加直觀(guān)、精確。
文檔編號(hào)G01H9/00GK201149521SQ20072031134
公開(kāi)日2008年11月12日 申請(qǐng)日期2007年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月21日
發(fā)明者李恩普, 趙建林, 邸江磊, 鄭普超 申請(qǐng)人:西北工業(yè)大學(xué)