实验室检验检测设备--声透镜

会聚或发散声波的声学元件。声波通过声速不同的媒质的界面时发生折射而改图形的光流分布变传播方向,这就可能使声波会聚或发散,会聚作用称为声聚焦。声透镜材料(如固体)中的声速一般 都比周围媒质(如液体)中的声速大,因此会聚声波的声透镜是凹透镜而不是凸透镜。对于小孔径的球面声透镜其焦距f=r(1-1/n)-1,其中r是凹球面的曲率半径,n是折射率,n=с1/с2,с1是透镜材料中的声速,с2是媒质中的声速。光透镜的折射率约为1.5,声透镜的折射率则大得多,因此容易制成短焦距的声透镜。对于单凹球面声透镜的球面像差几乎可忽略不计。声透镜材料的选择大致可以从三方面考虑,首先是声速高于周围媒质的声速,这样焦距短,以减小像差和传播损失;二是声阻抗率与周围媒质匹配,以减小反射损失;三是声衰减小,以减小插入损失。常用的声透镜材料及其特性如下表所示。

声透镜 由许多倾斜隔板组成长度不同的窄缝构成。声波通过这些窄缝时经历的路程长度比没有这

些隔板时长,因此产生了时间延迟现象。由于窄缝的长度不同,声波通过每个窄缝时延迟的时间也不同。声透镜是使正对透镜前面来的声波通过各窄缝到达透镜左边F点的距离都相等;这样声通过各窄缝到达F点的时间也相等,因而在F点上声得到加强。F点被称为声透镜的焦点。

实际使用的声透镜是在它的焦点处放置传声器,用喇叭筒把传声器和隔板时延声透镜封闭起来,但敞开的ADB面仍接受迎面而来的声波。为使聚焦效果良好,隔板之间的距离应该远小于所接收声波的波长。同,ADB面的尺度也应比声波波长大得多。这样,才能使声透镜有很强的指向性。将声透镜安装在旋转支架上,便可测量来自不同方向的声波。