[发明专利]超声材料反射和透射系数激光测量系统

权利要求书

1. 超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于：包括函数发生器、功率放大器、机械定位机构、数字示波器、前置放大器、 激光测振仪、聚焦换能器、反射镜、吸声材料、水池和测试支架；

测试支架放置在水池中，测试支架上放置有测试样品，在测试支架的下方放置吸声材料，安装在机械定位机构上的聚焦换能器正对测试样品设置；

函数发生器的信号输入至功率放大器，经放大后驱动聚焦换能器向水介质中辐射脉冲声波；

激光测振仪放置在水池之外，激光测振仪发出的平行于测试样品上表面的激光束通过安置在水池侧壁上的透镜入射到水介质中，并经过反射镜反射回激光测振仪，激光测振仪的输出信号经过前置放大器后输入到数字示波器，以获得所需测量的信号幅度量值；

所述激光测振仪分别测量出聚焦换能器在焦平面上声压振幅沿焦域直径方向的积分量值、聚焦波束经测试样品后所产生的反射声压振幅沿焦域直径方向的积分量值、聚焦波束经测试样品后所产生的透射声压振幅沿焦域直径方向的积分量值，利用上述三个积分量值完成测试样品反射和透射系数的计算。

2.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于：所述的函数发生器发射填充脉冲信号，填充脉冲的频率为测试样品的待测频率，填充脉冲的周期远大于水池的混响时间、填充脉冲的长度应保证经聚焦换能器辐射出的声波能达到稳态信号。

3.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于：所述的功率放大器的输出阻抗与聚焦换能器的输入阻抗相匹配、并具有一定的工作带宽。

4.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于： 所述的机械定位机构用于固定聚焦换能器，并可对换能器的角度进行调节，从而改变辐射声波的传播方向；同时可以对换能器的入水深度进行调节，以使换能器的焦平面能与测试样品的表面相吻合。

5.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于：所述的聚焦换能器采用球型陶瓷元件制备而成，声波经过球型元件的内表面辐射后，在其焦域中汇集形成聚焦声波，波阵面呈现出平面形式、声压幅度按高斯函数形式分布。

6.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于：所述的反射镜采用光学镀膜平面玻璃镜片。

7.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于：所述的吸声材料由具有尖劈结构的高分子材料制备而成，用于吸收聚焦换能器的声波，减少反射声波对测试结果的影响。

8.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于： 所述的测试支架由非金属材料制备而成，由二个圆环和四个支撑杆组成，测试样品被放置在支架上，当测量样品的透射系数时，保证激光束能通过测试支架的支撑杆从材料的下表面穿过。

9.根据权利要求1所述的超声材料反射和透射系数激光测量系统，其特征在于：所述的测试样品为平面圆片形状，以保证反射声波能按原入射声波方向返回，透射声波的传播方向不发生偏离；测试样品的厚度应远小于聚焦换能器的焦长，以保证聚焦声波在样品上、下表面上的强度分布不会有明显的变化；测试样品的直径应远大于聚焦换能器的焦域，以避免辐射声波在样品边缘产生衍射效应。