Vad är akustisk holografi?

Akustisk holografi är processen där ljudvågor spelas in och arrangeras till ett visuellt mönster med hjälp av en dator. Ljudfältet kan modelleras för att rekonstruera dess struktur med tredimensionella (3D) bilder. Ljudfält som strålar från ytan på musikinstrument, flygplan, ubåtar och bilinredningar mäts för att studera hur designen påverkar spridningen av ljud. De två grundtyperna är akustisk holografi nära fält och fjärrfält.

Data samlas in med hjälp av en mikrofon eller hydrofon, men ibland kan matriser av mikrofoner ställas in för att övervaka det akustiska trycket som omger dess källa samtidigt. En dator bearbetar dessa data för att rekonstruera ljudfältet i ett visuellt format. Tidsdata är associerade med specifika frekvenser för att skapa en representativ uppsättning av hologram, som bryts upp i vågor baserat på deras utbredningsegenskaper. Ljudkällan beräknas med en omvänd beräkning så fältet kan analyseras med varje ljudvåg.

Akustisk holografi i närheten av fältet används för att lokalisera ljud från en relativt nära källa. Flera mikrofoner är arrangerade i en rektangulär konfiguration, fördelade horisontellt och vertikalt. Halva våglängderna för de maximala och minsta frekvenserna mäts, vilket beror på avståndet mellan mikrofonerna och storleken på matrisen. Ljudintensitetsberäkningar är möjliga från den uppmätta ljudkällan, men vågutbredningen kan endast bedömas parallellt med den uppmätta ytan. Den akustiska holografitekniken är också begränsad till att testa högfrekventa ljud.

En behandlingsteknik som kallas nära-fältfokalisering bildar strålar som producerar sfäriska ljudvågor runt mikrofoner. Den rumsliga upplösningen för mätningarna förbättras när den är lika med fokaliseringsnivån eller har en högre frekvens. 3D-holografi i närheten av fältet kan kombineras med andra simuleringstekniker på en dator och kan med lämplig fokalisering användas för att mäta låg- till mellanfrekvensljud.

I akustisk holografi i fjärrfältet genereras hologrammet av data som samlas in långt från källan. Upplösningen är begränsad till en mätning av halva våglängden. Denna begränsning kan endast kompenseras genom att mäta ljudet från ett närmare intervall.

Akustisk holografi innebär att mäta ljudtrycket. Den kan redogöra för olika akustiska referenser, ytor som är kända för att vibrera vid vissa frekvenser och olika egenskaper hos en ljudsignal. Data kan också skaffas från olika platser, till exempel i ett fordon, och delas ihop med programvara för datainsamling för att skapa en ännu större bild för ljudvåganalys.