声场的声光体积传感

      可听声音的观察和测量通常涉及到机电换能器浸入声场，以感知其静态值附近的压力波动。声学传感主要是记录空间中单个点上的压力变化。传感器阵列的使用是一个重要突破，它能够捕获声场的空间特性，并观察重要的声传播现象。然而，在空间上任意声场的宽带采集仍然是棘手的，因为可听到声音的波长包括从17米到17毫米的数量级，导致不可行的采样要求。从声学传感的角度来看，声光相互作用原理是一个很有前途的范例，因为它可以在空间上远程传感声音，具有良好的空间分辨率，而无需将换能器沉浸在声场中。声光相互作用描述了当光在透明介质中穿过声场时所经历的衍射、偏转和延迟效应。

        近日，丹麦技术大学电气工程系Samuel A. Verburg和Efren Fernandez-Grande介绍了一种声光传感方法，使用稀疏的一组非侵入性光学测量来远程捕获空间中的声场。利用光作为传感元件的光学方法最近引起了人们的极大关注，因为它们能够以良好的空间分辨率对声场进行远距离、非侵入性采样。然而，光学传感在声学中的实际应用，由于可获得的数据有限，以及现有方法不适合在缺乏数据的情况下重建声场，因此受到了阻碍。研究人员提出的方法依赖于在满足波动方程的基础上投影测量数据，从而缓解了传统重建方法的测量要求。与现有方法相比，该方法的精度提高了20 dB，测量数据减少了90%。研究人员通过对声光相互作用的远程测量，在房间内原位重建三维声场，通过实验证明了这种方法的有效性。这些结果是推进声光传感方法应用的关键，目前声光传感方法还局限于简化领域。该研究为解决目前为止难以解决的问题，如复杂三维声场的体积和远程采集带来了可能性。相关研究工作发表在《Physical Review Applied》上。（丁雷）

       文章链接：Samuel A. Verburg et al, Acousto-Optical Volumetric Sensing of Acoustic Fields. Physical Review Applied (2021). http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevApplied.16.044033