近場(chǎng)聲全息(Nearfield acoustic holography,簡(jiǎn)稱(chēng)NAH)，是J.D.Maynard 和E.G.Williams等人在上世紀(jì)八十年代中期提出，主要用于噪聲源的識(shí)別、聲場(chǎng)的可視化等方面。其基本原理是在緊靠被測(cè)聲源物體表面的測(cè)量面上記錄全息數(shù)據(jù)，然后通過(guò)空間聲場(chǎng)變換算法重構(gòu)三維空間空間聲場(chǎng)。
NAH空間變換算法有二維Fourier變換法、邊界元法(BEM)、Helmholtz最小二乘法(HELS)等;全息面復(fù)聲壓的測(cè)量分為基于聲壓法和基于聲強(qiáng)法兩種。基于聲壓測(cè)量的全息復(fù)聲壓測(cè)量方法有快照法(SnapshotMethod)、逐點(diǎn)掃描法(Single-Scanning Microphone Method)等。上世紀(jì)80年代末，Loyan和Pascal等提出了基于聲強(qiáng)測(cè)量的平面寬帶聲全息技術(shù)，即BAHIM(Broadband Acoustic Holography based on Intensity Mearsurement)。
利用干涉原理來(lái)獲得被觀(guān)察物體聲場(chǎng)全部信息(振幅分布和相位分布)的聲成像技術(shù)。它一般包括獲得聲全息圖和由聲全息圖重建物體可見(jiàn)像。
為了構(gòu)成聲全息圖，除了含有待測(cè)物體信息的聲波──物波外，還需要另一束與物波相干的參考波，兩者的干涉就形成了既有振幅信息又有相位信息的聲全息圖。聲全息技術(shù)中，這參考波一般是聲波，有時(shí)也可用電信號(hào)來(lái)模擬。為了把聲全息圖保存下來(lái)，通常把聲全息圖記錄在照相底片上作為光調(diào)制器，需要時(shí)可隨時(shí)用激光重建可見(jiàn)像。在不需保留聲全息圖的情況下，聲成像的兩個(gè)階段也可以設(shè)法使其極快完成，這就是所謂實(shí)時(shí)重建。
聲全息的具體成像方法的種類(lèi)很多，液面聲全息和掃描聲全息是最常用的兩種。液面聲全息是利用液面的變形來(lái)形成聲全息圖的,其裝置如圖1[液面聲全息裝置示意圖]所示。
頻率為兆赫級(jí)的信號(hào)源同時(shí)激勵(lì)兩個(gè)聲源。透過(guò)物體后的物波與參考聲波在液面上相互干涉，在液面上形成了聲全息圖。當(dāng)激光照射該液面時(shí)，聲全息圖表面就把相位變化加到反射光束上,使光束產(chǎn)生衍射,利用光闌，只讓強(qiáng)度同液面上干涉圖樣振幅變化成正比的一級(jí)衍射光通過(guò)，經(jīng)攝像頭接收后就可以在熒光屏上直接觀(guān)察到物體的實(shí)時(shí)重建像了。若用寬度約數(shù)百個(gè)聲波周期的聲脈沖來(lái)進(jìn)行液面聲全息，并采用同步的脈沖激光來(lái)重建可見(jiàn)像,可以提高成像質(zhì)量。圖2[成人拇指的液面聲全息重建像]是用液面聲全息拍攝的重建像。
液面聲全息的優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)時(shí)重建物像，因此可以觀(guān)察動(dòng)目標(biāo)。但為了獲得可分辨的圖像，液面處需要的最低聲強(qiáng)為10 ～10 W/cm ,所以其靈敏度較低,不宜用于較大距離的檢測(cè)。
掃描聲全息是一種靈敏的成像方法，它成像所需的聲強(qiáng)只要10 W/cm 它是采用一個(gè)點(diǎn)接收器(尺寸小于1/2 聲波波長(zhǎng))在物波與參考波重疊聲場(chǎng)的全息記錄平面上掃描，來(lái)獲得每一點(diǎn)上的相位和振幅信息。若用這個(gè)信號(hào)調(diào)制一同步掃描的點(diǎn)光源，使底片感光，就能得到一幅聲全息圖。當(dāng)然，掃描的也不一定必須是接收器，也可以是聲源或被測(cè)物體，甚至也可以是聲源和接收器一起進(jìn)行掃描。
在掃描聲全息中，也可以不用參考聲源，點(diǎn)接收器提供的物波信號(hào)可以直接與超聲波發(fā)生器提供的參考電信號(hào)相互疊加，然后輸至顯示器，以顯示聲全息圖，如圖3[ 掃描聲全息裝置示意圖]所示。這種方法不僅比較簡(jiǎn)單，而且還有減少聲干擾信號(hào)的明顯優(yōu)越性。
這種單探頭的掃描聲全息，雖然設(shè)備簡(jiǎn)單，但成像時(shí)間較長(zhǎng)，所以只能觀(guān)察靜的目標(biāo)。顯然，用很多換能器布成面陣，就可以不需掃描而迅速記錄一幀聲全息圖。這種布陣聲全息能觀(guān)察運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，但陣元數(shù)目較大，電子線(xiàn)路過(guò)分復(fù)雜。
在由聲全息圖重建物像的方法中，除光學(xué)法重建外，近年來(lái)隨著高速通用數(shù)字計(jì)算機(jī)的發(fā)展，以及快速傅里葉變換和阿達(dá)瑪變換等算法的出現(xiàn)，在聲全息中利用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行成像處理技術(shù)也得到了發(fā)展。這種數(shù)字聲全息技術(shù)通常用換能器對(duì)聲全息圖或被物體散射的波陣面的相位和振幅進(jìn)行掃描，而獲得數(shù)字化超聲數(shù)據(jù);然后對(duì)數(shù)字化數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波或其他數(shù)字信號(hào)處理，在計(jì)算機(jī)內(nèi)重建數(shù)字物像，最后再顯示聲全息物像。由于超聲數(shù)據(jù)的數(shù)字化，不僅可以很方便地使用各種數(shù)字濾波技術(shù)來(lái)消除圖像中噪聲，提高成像質(zhì)量，而且也便于進(jìn)行圖像平移、圖像變換及圖像彩色編碼等處理工作，從而減小了像液面聲全息中菲涅耳環(huán)的干擾和在掃描聲全息中聲波多次反射、折射所造成的像的畸變。而且，數(shù)字相位檢測(cè)技術(shù)允許使用寬帶的發(fā)射脈沖，這又使空間分辨率得到顯著的提高。
聲全息是20世紀(jì)60年代中期把全息技術(shù)引進(jìn)聲學(xué)領(lǐng)域后出現(xiàn)的新學(xué)科,它是為了檢測(cè)和顯示可見(jiàn)光及X射線(xiàn)不透明的媒質(zhì)中的結(jié)構(gòu)而提出來(lái)的，這一應(yīng)用前景引起了人們的重視，所以近年來(lái)在方法上和實(shí)驗(yàn)技術(shù)上均做了大量工作。實(shí)驗(yàn)證明了聲全息在醫(yī)療診斷、無(wú)損檢測(cè)和水下顯示等方面都有應(yīng)用的可能。但是，由于聲波波長(zhǎng)較長(zhǎng)，存在著分辨率低、待測(cè)目標(biāo)的散射比較復(fù)雜、而光重建像畸變較嚴(yán)重的缺點(diǎn)，再加上各種具體應(yīng)用中的技術(shù)問(wèn)題，使得聲全息在推廣應(yīng)用方面尚受到一定限制。
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