掃描式激光測振儀已經成功的應用于超聲技術很多年了，使微振幅的表面振動和高頻振動可視化。除了諧波振動，新一代儀器還可以獲取周期重復的時間序列。除此之外，掃描式激光測振儀還可以將聲場或超聲場二維可視化。
典型的激光測振儀應用：表面波可視化
超聲技術中，粒子的共振通常是由高于20KHz的信號激勵。在這個頻率范圍，只會產生很小的振幅（通常20-50um），所以這些振動是人眼不可見的。為了測量這些振動，需要采用專門的測量技術。激光測振儀就是一種理想的測量方法使表面波可視化。激光測振儀采取非接觸測量，可以實現二維數據快速獲取，直接測量速度，完全適用于超聲技術中的各種極端情況。
圖1 掃描式激光測振儀顯示波在物體表面的傳播
折光法用于可視化聲場分布
在許多超聲技術應用中，超聲波產生在流體介質中（空氣或水），如超聲清洗技術、超聲流量測量、聲納以及醫學超聲檢查技術。對于這些應用，空間的超聲分布對于系統的穩定工作非常重要。激光測振儀可以通過非接觸的測量空氣中聲壓波的方法測量聲場分布。聲波傳播時會導致空氣密度的變化，從而使光的折射率產生輕微的變化，這個過程叫折光法。當一束激光穿過介質時，意味著光波傳輸時間的變化，從而可以推導出局部壓力。折光法是一種光的折射和振動測量技術的結合。
科學家已經研究了超聲波對光的折射的基本影響，解釋了如何利用掃描式激光測振儀非接觸的測量聲壓分布，把聲壓分布可視化為隨時間的動畫。測量裝置如圖2所示，激光束透過傳輸的超聲波，被放置在聲場后面的靜止的反射器返回。
掃描式激光測振儀的測量數據處理后顯示了一個虛擬的速度分布，這個速度分布很可能被誤理解為反射器的表面運動，其實這就是感興趣區域聲壓分布的定性表示。
圖2 折光法測量聲壓分布原理
為了準確的理解測量結果需要注意，每一個測量點是聲場分布在光束方向上來回的集合，數學上可以表示為沿光束的線性合成。對于圖2所示的平面波，激光測振儀得到的虛擬速度值正比于各自區域的聲場壓力。對于非平面聲場分布，經過合理的計算也可以得到聲壓的準確值。如圖3所示的超聲換能器下形成的駐波場是一個旋轉對稱的聲場分布，由于采用了二維的呈現，聲場看上去顯得對稱統一。經過合理的計算，可以確定駐波場中最大聲強的點聲壓大約166dB。
圖3 超聲換能器下聲場分布，右為聲場中懸浮的水滴
對于復雜的聲壓分布，折光法提供了一個真實聲場分布的快速概覽，如果用其它方法需要花費更多的精力和時間。圖4 描述了一個超聲空氣墊形成的聲壓分布懸浮了一個CD盤，圖中描繪了CD盤下方的聲場分布，懸浮的CD盤起到了聲場反射器的作用。因為激光束通過了幾個不同聲壓的圓形區域，聲壓的定量計算非常復雜需要特殊的斷層掃描重建技術。在第九屆Polytec激光測振學術會議上，提出了一種斷層掃描方法，可以用于類似的聲壓分布的定量重建。當折光測量時，如果激光測振儀的激勵信號是任意周期信號而非正選信號時，這種技術的效果令人印象深刻。
圖4 超聲聲場懸浮起CD盤
如圖5所示，顯示了一個壓力波包的瞬時圖像。40KHz的超聲波，形成了基于波長的壓力最大值的分離。超聲波測距儀基于反射波的傳輸時間確定距離，在超聲換能器產生的超聲脈沖衰減后，換能器轉換為接收模式，測量接收到回波的時間。因為空氣中的波速是已知的，距離S就可以根據回波時間計算得到，S=c*t/2。掃描式激光測振儀的時間測量選項就是利用了這種回波測量。
圖5 傳播聲場的回波距離測量
總結
掃描式激光測振儀不僅適用于表面振動測量，也可以提供描繪聲場分布的動畫顯示。定性的結果相對容易，聲壓的準確數值結果只有在不需要過量信號處理的個別情況下才能得到。對于復雜的三維聲壓分布，需要采用斷層掃描技術由測量到的虛擬速度值確定局部聲壓。通常在重建過程中，在某些點上采用定性聲壓分布的假設來加速計算，因此，激光測振儀不可能定義一種自動的聲壓評估功能。
