——通過時間反轉(zhuǎn)信號處理產(chǎn)生球面波虛擬源

美國楊百翰大學(xué)物理與天文系的聲學(xué)研究小組正在從事有關(guān)時間反轉(zhuǎn)（Time Reversal）信號處理方面的研究,，用以聚焦房間內(nèi)的高振幅波聲。時間反轉(zhuǎn)（TR）將來自不同方向的波聚焦于特定位置而產(chǎn)生一個球面波虛擬源,，而后再通過這個位置發(fā)散出去。為了產(chǎn)生此類聲波并獲取準確的結(jié)果,，楊百翰大學(xué)選擇了Spectrum儀器生產(chǎn)的任意波形發(fā)生器以及數(shù)字化儀卡作為其實驗器材,。

楊百翰大學(xué)副教授Brian Anderson表示：“此前我研究和對比了不同類型的信號生成卡和采集卡，終決定使用Spectrum儀器所提供的設(shè)備,。Spectrum儀器的設(shè)備在超聲波頻率領(lǐng)域的表現(xiàn)卓越,，且兼具成本效益。其產(chǎn)品具有多通道,、同步生成和采集,、高采樣頻率等特定，成為了我們發(fā)展超聲無損檢測技術(shù)的,。此外,，我們還將這些數(shù)字化儀卡應(yīng)用于室內(nèi)聲音的非線性聲學(xué)測量，其高采樣頻率有助于捕獲我們遇到的陡峭波形,。

楊百翰大學(xué)的實驗在混響室中產(chǎn)生了高振幅的聲音焦點,。TR信號處理方法專注于研究通過向前和向后而遠程放置的信號源所產(chǎn)生的聲波。在前步過程中,，可獲得源和接收器的脈沖響應(yīng)（或頻域傳遞函數(shù)）,。此后，脈沖響應(yīng)會及時反轉(zhuǎn),。如果需要,，還能夠進行其他的處理。在后步中,，反向脈沖響應(yīng)從源向外發(fā)散,，在接收器位置實現(xiàn)聲音聚焦。

為了獲得高焦距振幅,，楊百翰大學(xué)設(shè)計了一個實驗裝置,。該裝置由8個帶有喇叭的同軸壓縮驅(qū)動器，一個動態(tài)范圍上限為175 dB的GRAS自由場傳聲器,，以及用于測量的前置放大器組成,。

實驗所使用的信號產(chǎn)生于MATLAB，通過2個四通道的Spectrum M2i．6022－exp 20MS／s任意波形發(fā)生器輸出,。Spectrum任意波形發(fā)生器輸出了兩個四通道的CROWN／皇冠 CT4150放大器,。

傳聲器信號采集是通過一個采樣率為50kHZ的四通道M2i．4931－exp 16位數(shù)字化儀卡完成。

根據(jù)楊百翰大學(xué)的研究發(fā)現(xiàn),，為了生成大振幅的聚焦聲音,，佳的脈沖響應(yīng)修正方法是通過切割標志法的技術(shù)獲得。該實驗終所獲得的佳切割闕值能夠達到9．05 kPa （高峰173．1 dB ）,。

通過實驗得出的在低振幅下和經(jīng)過適當縮放所獲得的高振幅結(jié)果,，充分證明了在高振幅的情況下TR聚焦是一個非線性過程,。

波聚焦的能力為眾多領(lǐng)域的發(fā)展提供了無限可能，如通信,、超聲,、無損檢測（NDT）、醫(yī)學(xué)和音頻,。舉例來說,，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，聚焦超聲可用于治療腎結(jié)石或腦腫瘤,。在無損檢測領(lǐng)域TR處理被用于定位和判斷固體物質(zhì)中的缺陷,。此外，它還能被用于無損檢測評估所使用的高振幅超聲聚焦非接觸源,。

關(guān)于Spectrum儀器

Spectrum儀器公司是全球領(lǐng)先的PC測試測量設(shè)備的設(shè)計制造商,，于1989年成立于德國漢斯多爾夫。公司產(chǎn)品主要應(yīng)用于電子信號的采集,、生成和分析,。Spectrum儀器專注于高速數(shù)字化儀和發(fā)生器技術(shù)。迄今為止,，Spectrum擁有500多種可用的模塊化產(chǎn)品,，并符合PCIe,， LXI和PXI等主流行業(yè)技術(shù)標準,。德國Spectrum儀器的銷售網(wǎng)絡(luò)遍布全球，其設(shè)計工程師直接服務(wù)客戶,，并提供快速,、杰出的技術(shù)支持。

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