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应用分享-超声波信号在水中的传输状态

2023/04/04 10:43

阅读:144

分享:
应用领域:
其他
发布时间:
2023/04/04
检测样品:
其他
检测项目:
超声波信号在水中的传输状态
浏览次数:
144
下载次数:
参考标准:

方案摘要:

中智科仪逐光IsCMOS像增强相机在触发外部设备工作的同时可进行超窄门宽的快门控制,触发抖动小于35ps,延迟精度可达10ps量级,超窄门宽满足高时间分辨成像拍摄。独特的Burst累加功能、多帧累加功能和Zero noise功能,可以进一步提高成像质量。中智科仪逐光IsCMOS像增强相机在保证超高灵敏度,分辨率的同时,功能设计灵活,丰富,紧密贴合实验研究需要,已然成为超声波传输特性研究的高效优选方案。

产品配置单:

分析软件

逐光IsCMOS像增强相机-TRC411中智科仪

型号: 逐光IsCMOS-TRC411

产地: 陕西

品牌: 中智科仪

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方案详情:


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超声波是一种波长极短的机械波,不仅具备方向性好、传播距离远的特点,还凭借其易被探测及超强穿透力(如可穿透非透明材料)的优势广泛用于超声波探伤、测厚、测距、遥控和超声成像技术开发等诸多领域。超声学是一门专注研究超声波产生、传播 、接收,以及各类超声效应和应用的声学分支。通过探究超声波的传输特性和物质对超声波的吸收规律,科研学者可进一步拓展超声波在超声探测和超声成像等领域的应用。




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本实验采用中智科仪逐光IsCMOS像增强相机对超声波信号在水中的传输状态进行拍摄。超声装置产生的超声波信号进入水池,激光从垂直方向上照射水池,借助相机外触发同步功能以及纳秒级快门控制和延迟,IsCMOS相机可精准捕获超声波信号在水中传输的状态。
测试设备:
中智科仪逐光IsCMOS像增强相机,型号:TRC411-S-S20-U。
测试流程:


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图1、实验光路原理图


测试搭建的实验光路原理图如图1所示,具体实验步骤如下:
1、在光路中放置蓄满水的水池,将超声装置垂直安装于水池上方使超声波呈现向下传输的状态。
2、将520nm的照明激光经过扩束准直后照射于水池侧面,调整IsCMOS相机位置使激光光束透过水池后正对于相机探测面中心。
3、调节照明激光的功率,保证合适的照明激光强度。IsCMOS相机工作为内触发模式,将相机的触发输出端口连接到超声波装置的触发输入端口,以1Hz的频率进行拍摄。实操时进一步优化相机增益、门控时间宽度和曝光时间,获得不同相机参数下的超声波信号图像。



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以下是逐光IsCMOS像增强相机在不同增益,不同门控时间宽度的参数下所拍摄到的水中超声波信号图像。


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图2、增益3000;门宽100ns
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图3、增益3000;门宽50ns


图2、图3分别是相机增益值为3000时,门宽分别为100ns和50ns时的超声信号照片。数据表明,门宽由100ns降为50ns时,图像质量有明显提升。


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图4、增益3000;门宽50ns;累加10张,Zero noise模式


图4是相机在增益值为3000,门宽50ns时,启动Zero noise模式,并累加10张后获得的超声信号。数据表明,较图3而言,启动Zero noise模式后,图像的质量有明显提升。
上述结果表明,利用中智科仪逐光IsCMOS像增强相机的内触发功能来触发超声波发射装置,利用520nm激光进行照明,通过调节相机增益、曝光时间及门控时间可以对水中的超声信号清晰成像。累加模式和Zero noise模式可以进一步提高信噪比,优化成像质量。


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中智科仪逐光IsCMOS像增强相机在触发外部设备工作的同时可进行超窄门宽的快门控制,触发抖动小于35ps,延迟精度可达10ps量级,超窄门宽满足高时间分辨成像拍摄。独特的Burst累加功能、多帧累加功能和Zero noise功能,可以进一步提高成像质量。中智科仪逐光IsCMOS像增强相机在保证超高灵敏度,分辨率的同时,功能设计灵活,丰富,紧密贴合实验研究需要,已然成为超声波传输特性研究的高效优选方案。


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由中智科仪自主研发生产的逐光IsCMOS像增强相机采用高量子效率低噪声的2代Hi-QE以及第3GaAs像增强器,光学门宽短至500皮秒;全分辨率帧速高达98幅/秒;内置皮秒精度的多通道同步时序控制器,由SmartCapture软件进行可视化时序设置,完全适合时间分辨快速等离子现象。

1.  500皮秒光学快门


以皮秒精度捕捉瞬态现象,并大幅降低背景噪声。
2.超高采样频率
逐光IsCMOS相机目前全分辨率下可达98帧,提供告诉数据采集速率,同时可提供实验效率。此外设置使用其中16行的区域下,可以达到1300帧以上。
3.精准的时序控制
逐光IsCMOS像增强相机具有三路独立输入输出的时序同步控制器,最短延迟时间为10皮秒,内外触发设置可实现与激光器以及其他装置精准同步。
4. 创新“零噪声”技术
得益于单光子信号的准确识别,相机的暗噪声及读出噪声被完全去除。


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