聲透鏡

會聚或發散聲波的聲學元件。聲波通過聲速不同的媒質的界面時發生折射而改圖形的光流分布

變傳播方向，這就可能使聲波會聚或發散，會聚作用稱為聲聚焦。聲透鏡材料（如固體）中的聲速一般 都比周圍媒質（如液體）中的聲速大，因此會聚聲波的聲透鏡是凹透鏡而不是凸透鏡。對於小孔徑的球面聲透鏡其焦距f=r(1-1/n)-1，其中r是凹球面的曲率半徑，n是折射率，n=с1/с2，с1是透鏡材料中的聲速，с2是媒質中的聲速。光透鏡的折射率約為1.5,聲透鏡的折射率則大得多，因此容易製成短焦距的聲透鏡。對於單凹球面聲透鏡的球面像差幾乎可忽略不計。聲透鏡材料的選擇大致可以從三方面考慮，首先是聲速高於周圍媒質的聲速，這樣焦距短，以減小像差和傳播損失；二是聲阻抗率與周圍媒質匹配，以減小反射損失；三是聲衰減小，以減小插入損失。

基本介紹

• 中文名：聲透鏡
• 曲率半徑一般：小於100μm,
• 鏡類有：凸透鏡
•  所屬類別：物理學

套用

聲透鏡不僅在功率超聲領域內得到廣泛套用，也常用於超聲檢測(見超聲學)和超聲顯微鏡。對於吉赫（109Hz)頻段的超聲,聲透鏡的曲率半徑一般小於100μm,最小的為40μm。聲透鏡的理論研究也與光透鏡類似，用傳遞函式進行最佳設計。在結構上，為減小界面反射損失,可採用1/4波長厚的防反射敷層。聲透鏡已用於會聚4.2GHz的超音波以製作超聲顯微鏡。

圖形的光流分布

聲透鏡

發散聲波的聲透鏡常用在可聽聲頻段，它是一組似百葉窗形的彎曲薄板，裝在揚聲器的口上，使揚聲器邊緣輻射的聲波繞道傳播，此時揚聲器的輻射接近球面波輻射，從而展寬了揚聲器的高頻指向性。

構成原理

聲透鏡 由許多傾斜隔板組成長度不同的窄縫構成。聲波通過這些窄縫時經歷的路程長度比沒有這些隔板時長,因此產生了時間延遲現象。由於窄縫的長度不同,聲波通過每個窄縫時延遲的時間也不同。聲透鏡是使正對透鏡前面來的聲波通過各窄縫到達透鏡左邊F點的距離都相等；這樣聲通過各窄縫到達F點的時間也相等，因而在F點上聲得到加強。F點被稱為聲透鏡的焦點。

等長折射型聲透鏡

實際使用的聲透鏡是在它的焦點處放置傳聲器，用喇叭筒把傳聲器和隔板時延聲透鏡封閉起來，但敞開的ADB面仍接受迎面而來的聲波。為使聚焦效果良好,隔板之間的距離應該遠小於所接收聲波的波長。同,ADB面的尺度也應比聲波波長大得多。這樣，才能使聲透鏡有很強的指向性。將聲透鏡安裝在旋轉支架上，便可測量來自不同方向的聲波。