ГОЛОГРАФИЯ АКУСТИЧЕСКАЯ

Интерференционный способ получения изображения предметов с помощью акустич. волн. Осн. принцип получения акустических голографич. изображений подобен оптич. голографии: сначала регистрируется поле стоячих волн, образованных интерференцией двух звук. волн — рассеянной предметом и нек-рой опорной, а затем по полученной записи (акустич. голограмме) восстанавливается либо исходное изображение предмета, либо структура рассеянного этим предметом звук. поля на нек-ром расстоянии от него.

Поскольку скорость звука невелика, а большинство акустич. приёмников звука линейны (а не квадратичны, как в оптике), то, в отличие от оптич. голографии, в Г. а. можно вообще отказаться от использования опорной волны (регистрация мгновенного распределения акустич. поля) либо вводить её искусственно уже в электрич. канале. Восстановление акустич. голограммы обычно осуществляется в когерентном свете видимого диапазона, поэтому запись акустич. голограммы осуществляется на спец. носителях, параметры к-рых могут изменять либо амплитуду, либо фазу проходящих через них световых волн. В кач-ве носителей используют фотоплёнки, термопластики, кристаллы с электрооптич. эффектом и т. п. Чтобы акустич. голограмму сделать видимой, используют разл. методы визуализации звуковых полей.

Акустич. голограмму поля можно записать в виде последовательности электрич. сигналов на магн. ленте, а их обработку (восстановление) осуществить с помощью вычислит. машины (т. н. цифровые методы восстановления акустич. голограмм). Полученное изображение затем выводится на графический или полутоновый дисплей.

Выбор оптич. или цифровых методов восстановления акустич. голограмм определяется: диапазоном частот, требуемым быстродействием, объёмом входной информации (числом точек в изображении) и допустимыми искажениями в восстановленном изображении. Оптич. методы восстановления могут быть использованы практически в любом диапазоне частот, они дают возможность получения акустич. изображений со скоростью =16— 20 кадров/с при числе точек =5000X5000. Их недостатки — невысокая точность (от 3 до 5%) и искажения в продольных размерах восстановленного изображения, связанные с тем, что практически невозможно уменьшить размер акустич. голограммы в lзв/lсв раз (l — длина волны соотв. звука и света).

Цифровые методы обычно используются в НЧ звук. диапазоне и пока не позволяют получить изображение в масштабе реального времени. Число точек обычно не превышает 1024X1024. Однако они обеспечивают по сравнению с оптич. восстановлением большую точность и восстановление неискажённых изображений. .

Рис. 1. Схема голографич. устройства с матричной двухмерной антенной: 1 — антенна; 2 — устройство параллельного формирования голограмм; 3 — устройство отображения голограммы на трубке с мишенью из электрооптич. кристалла; 4 — оптич. система восстановления изображения; 5 — индикатор, дающий изображение предмета; 6 — задающий генератор; 7 — излучатель; 8 — предмет.

Для оптич. восстановления акустич. голограмм часто пользуются устройством с приёмной антенной в виде двухмерной матрицы приёмников звука (рис. 1), электрич. сигналы с к-рых с помощью коммутатора модулируют силу тока электронно-лучевой трубки. Мишень трубки выполняют из прозрачного для света электрооптич. кристалла типа ДКДП. Электронный луч изменяет локальный коэфф. преломления крист. мишени в соответствии с интерференц. картиной рассеянного акустич. поля. Направляя на мишень световой поток от лазера, можно наблюдать в нек-рой области пр-ва восстановленное акустич. изображение предмета. В подобных устройствах число приёмных элементов в антенне должно быть достаточно велико, что создаёт техн. трудности при их практич. реализации.

Описанная схема (и ей подобные) используется в осн. в диапазоне звуковых и низких УЗ частот от 1 до 300—500 кГц. В более ВЧ диапазоне методы регистрации голограмм основываются на пространств. носителях, чувствительных к интенсивности звука. Наибольшее распространение получили способы, основанные на методе поверхностного рельефа. Звук. волна, падающая на отражающую поверхность воды, деформирует её, формируя рельеф, представляющий собой акустич. голограмму, к-рая при освещении её светом восстанавливает изображение (рис. 2).

При получении голографич. изображений предметов всегда следует помнить, что акустич. изображения могут быть неадекватны оптическим, даже если длины волн достаточно близки. .

Рис. 2. Схема безлинзовой УЗ голографии: 1 — излучатели; 2 — акустич. линзы; 3 — предмет; 4 — кювета с водой; 5 — полупрозрачное зеркало; 6 — оптич. система восстановления; 7 — плоскость регистрации изображения.

Поскольку в Г. а. используются длины волн, как правило, большие, чем световые, то восстановленные звук. изображения предметов обычно имеют зернистую структуру и худшее разрешение. Для ликвидации этих явлений используют широкополосное излучение и звук. освещение с разл. сторон (аналог белого света и диффузной подсветки) для того, чтобы убрать зеркальные блики.

Благодаря св-ву акустич. волн распространяться на большие расстояния без затухания, Г. а. применяется в геофизике для исследования строения земной коры, поиска полезных ископаемых, получения изображений морского дна, в гидролокации.

Методы Г. а. используются в медицинской диагностике вследствие относительной безвредности УЗ умеренной мощности: визуализация мягких тканей, сосудов, новообразований, изображений внутр. органов.