Vad är akustisk holografi?

Akustisk holografi är den process där ljudvågor spelas in och arrangeras i ett visuellt mönster med hjälp av en dator. Ljudfältet kan modelleras för att rekonstruera dess struktur med hjälp av tredimensionella (3D) bilder. Ljudfält som strålar ut från ytan på musikinstrument, flygplan, ubåtar och bilinteriörer mäts för att studera hur designen påverkar ljudets utbredning. De två grundläggande typerna är akustisk holografi för närfält och fjärrfält.

Data samlas in med hjälp av en mikrofon eller hydrofon, men ibland kan arrayer 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 associeras med specifika frekvenser för att skapa en representativ uppsättning hologram, som delas upp i vågor baserat på deras utbredningsegenskaper. Ljudkällan beräknas genom att använda en invers beräkning så att fältet kan analyseras med varje ljudvåg.

Närfältsakustisk holografi används för att lokalisera ljud från en relativt nära källa. Flera mikrofoner är anordnade i en rektangulär konfiguration, åtskilda horisontellt och vertikalt. Halvvåglängderna för de maximala och lägsta frekvenserna mäts, vilket beror på avståndet mellan mikrofonerna och storleken på arrayen. Ljudintensitetsberäkningar är möjliga från den uppmätta ljudkällan, men vågutbredning kan endast bedömas parallellt med den uppmätta ytan. Den akustiska holografitekniken är också begränsad till att testa högfrekventa ljud.

En bearbetningsteknik som kallas närfältsfokalisering bildar strålar som producerar sfäriska ljudvågor runt mikrofoner. Den rumsliga upplösningen av mätningarna förbättras när den är lika med fokaliseringsnivån, eller är vid en högre frekvens. Närfälts 3D-holografi kan kombineras med andra simuleringstekniker på en dator och kan, med lämplig fokalisering, användas för att mäta låg- till mellanfrekventa ljud.

I akustisk holografi med avlägsna fält genereras hologrammet av data som samlats in långt borta från källan. Upplösningen är begränsad till ett mått på halvvåglängden. Denna begränsning kan endast kompenseras för genom att mäta ljudet från ett närmare avstånd.

Akustisk holografi innebär mätning av ljudtryck. Det kan stå för olika akustiska referenser, ytor som är kända för att vibrera vid vissa frekvenser och olika egenskaper hos en ljudsignal. Data kan också hämtas från olika ställen, till exempel i ett fordon, och sättas ihop med hjälp av datainsamlingsprogram för att skapa en ännu större bild för ljudvågsanalys.