Page 188 - 《应用声学》2023年第2期

376 2023 年 3 月

图 4 聚焦探头辐射瞬态声场
Fig. 4 The transient sound field radiated by focusing probe

对采集的 500帧序列瞬态光弹图像的出射光强 表 1 一致，探头参数及激励系统与上述实验条件完
值进行最大值处理，读取得到每个像素点对应的最 全一致，计算聚焦探头在固体中辐射声波的应力
大出射光强值，给出聚焦探头辐射声场最大出射光 场，得到声聚焦应力场有限元仿真结果，如图 7(b)
′
强值I out 的分布，如图5所示。 所示。由图 7 中可以得到实验测量声场中焦点的应
5
力值为 3.92 × 10 Pa，仿真计算焦点的应力值为
0
5
5 150 4.56 × 10 Pa。
10
ງए/mm 15 100
20
50
25
30 0
-15 -10 -5 0 5 10 15
ࠕए/mm

图 5 最大出射光强值的声场分布 2 mm
Fig. 5 The distribution of the sound field of the
图 6 聚焦探头辐射脉冲纵波的光弹图像
maximum emission intensity
Fig. 6 The photoelastic image of pulse longitudi-
其次，通过平面偏振光系统测量入射光强值I 0 ， nal wave radiated by focusing probe
对探头辐射瞬态声场进行单点应力相位差 α 测量。
′
光弹实验测量和仿真计算固体中的聚焦声场
在该系统下，探头辐射脉冲纵波的光弹图像如图 6
声束轴线的应力分布曲线和焦点径向应力分布曲
所示，选择超声传播路径中的一点作为被测点。实
线分别如图 8、图 9 所示，实验测量和仿真计算的聚
验中的测点以红色点标记，采用 Senarmont 补偿法
焦声场声轴线应力分布规律和数值大小存在差异。
测量得到该点消光时检偏器旋转角度φ为8 ，代入
◦
在统计学中，相关系数 ρ xy 可用来分析两条曲线分
式 (5) 转换得到入射光强值 I 0 。最后，结合式 (4) 可
布的相似程度，其表达式为
计算出固体中每一个点的应力值，得到聚焦探头声
Cov (X, Y )
场应力的最大绝对值分布图，如图7(a)所示。 ρ xy = √ D (X) √ D (Y )
为了验证测量结果的可靠性，利用有限元软件 E {[X − E (X)] [Y − E (Y )]}
= √ √ , (6)
建立该实验模型进行仿真计算，样品材料参数与 D (X) D (Y )