—— 通過時間反轉信號處理產生球面波虛擬源
美國楊百翰大學物理與天文系的聲學研究小組正在從事有關時間反轉（Time Reversal）信號處理方面的研究，用以聚焦房間內的高振幅波聲。時間反轉（TR）將來自不同方向的波聚焦於特定位置而產生一個球面波虛擬源，而後再通過這個位置發散出去。爲了產生此類聲波並獲取準確的結果，楊百翰大學選擇了Spectrum儀器生產的任意波形發生器以及數字化儀卡作爲其實驗器材。
楊百翰大學副教授Brian Anderson表示：“此前我研究和對比了不同類型的信號生成卡和採集卡，最終決定使用Spectrum儀器所提供的設備。Spectrum儀器的設備在超聲波頻率領域的表現卓越，且兼具成本效益。其產品具有多通道、同步生成和採集、高採樣頻率等特定，成爲了我們發展超聲無損檢測技術的首選。此外，我們還將這些數字化儀卡應用於室內聲音的非線性聲學測量，其高採樣頻率有助於捕獲我們遇到的陡峭波形。
楊百翰大學的實驗在混響室中產生了高振幅的聲音焦點。TR信號處理方法專注於研究通過向前和向後而遠程放置的信號源所產生的聲波。在前步過程中，可獲得源和接收器的脈衝響應（或頻域傳遞函數）。此後，脈衝響應會及時反轉。如果需要，還能夠進行其他的處理。在後步中，反向脈衝響應從源向外發散，在接收器位置實現聲音聚焦。
爲了獲得高焦距振幅，楊百翰大學設計了一個實驗裝置。該裝置由8個帶有喇叭的同軸壓縮驅動器，一個動態範圍上限爲175 dB的GRAS自由場傳聲器，以及用於測量的前置放大器組成。
實驗所使用的信號產生於MATLAB，通過2個四通道的Spectrum M2i．6022－exp 20MS／s任意波形發生器輸出。Spectrum任意波形發生器輸出了兩個四通道的CROWN／皇冠 CT4150放大器。
傳聲器信號採集是通過一個採樣率爲50kHZ的四通道M2i．4931－exp 16位數字化儀卡完成。
根據楊百翰大學的研究發現，爲了生成最大振幅的聚焦聲音，最佳的脈衝響應修正方法是通過切割標誌法的技術獲得。該實驗最終所獲得的最佳切割闕值能夠達到9．05 kPa （高峯173．1 dB ）。
通過實驗得出的在低振幅下和經過適當縮放所獲得的最高振幅結果，充分證明了在高振幅的情況下TR聚焦是一個非線性過程。
波聚焦的能力爲衆多領域的發展提供了無限可能，如通信、超聲、無損檢測（NDT）、醫學和音頻。舉例來說，在生物醫學應用中，聚焦超聲可用於治療腎結石或腦腫瘤。在無損檢測領域TR處理被用於定位和判斷固體物質中的缺陷。此外，它還能被用於無損檢測評估所使用的高振幅超聲聚焦非接觸源。
關於Spectrum儀器
Spectrum儀器公司是全球領先的PC測試測量設備的設計製造商，於1989年成立於德國漢斯多爾夫。公司產品主要應用於電子信號的採集、生成和分析。Spectrum儀器專注於高速數字化儀和發生器技術。迄今爲止，Spectrum擁有500多種可用的模塊化產品，並符合PCIe， LXI和PXI等主流行業技術標準。德國Spectrum儀器的銷售網絡遍佈全球，其設計工程師直接服務客戶，並提供快速、傑出的技術支持。