声透镜

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声流分布。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。

中文名声透镜

曲率半径一般小于100μm,

镜类有凸透镜

所属类别物理学

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应用

图形的光流分布

声透镜 声透镜不仅在功率超声领域内得到广泛应用，也常用于超声检测(见超声学)和超声显微镜。对于吉赫（109Hz)频段的超声,声透镜的曲率半径一般小于100μm,最小的为40μm。声透镜的理论研究也与光透镜类似，用传递函数进行最佳设计。在结构上，为减小界面反射损失,可采用1/4波长厚的防反射敷层。声透镜已用于会聚4.2GHz的超声波以制作超声显微镜。

发散声波的声透镜常用在可听声频段，它是一组似百叶窗形的弯曲薄板，装在扬声器的口上，使扬声器边缘辐射的声波绕道传播，此时扬声器的辐射接近球面波辐射，从而展宽了扬声器的高频指向性。

构成原理

等长折射型声透镜 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。