声成像的研究开始于20世纪20年代末期。最早使用的方法是液面形变法。随后,很多种声成像方法相继出现,至70年代已形成一些较为成熟的方法,并有了大量的商品化产品。声成像方法可分为常规声成像、扫描声成像和声全息。
常规声成像
从光学透镜成像方法引伸而来。用声源均匀照射物体,物体的散射声信号或透射声信号,经声透镜聚焦在像平面上形成物体的声像,它实质上是与物体声学特性相应的声强分布。用适当的暂时性或永久性记录介质,将此声强分布转换成光学分布,或先转换成电信号分布,再转换为荧光屏上的亮度分布。如此即可获得人眼能观察到的可见图像。
将声强分布变成光学分布的永久性记录介质有多种,如经过特殊处理的照相胶片,以及利用声化学效应、声电化学效应、声致光效应和声致热效应的多种声敏材料。这些材料可对声像“拍照“,使其变成可直接观察的图像。但这种声记录介质的灵敏度较低,其阈值为0.1瓦/厘米2至数瓦/厘米2,信噪比也较低,且使用不便。
声强分布的临时性记录,可用液面或固体表面的形变来实现。其方法是用准直光照射形变表面,或用激光束逐点扫描形变表面,其衍射光经光学系统处理可得到与声强分布相应的光学像。此外,还可用声像管将声像转换为视频信号,并显示在荧光屏上。声像管的结构与电视摄像管类似,只是用压电晶片代替了光敏靶。声像管可用于声像实时显示,其灵敏度阈值约为10-4瓦/厘米2。与扫描成像技术相比,工艺比较复杂、孔径有限而且灵敏度偏低。
扫描声成像
通过扫描,用声波从不同位置照射物体,随后接收含有物体信息的声信号。经过相应的处理,获得物体声像,并在荧光屏上显示成可见图像。
70年代以来,扫描声成像方法发展迅速。声束扫描经历了手动扫描、机械扫描、电子扫描或电子扫描与机械扫描相结合的几个阶段。声束聚焦也由透镜聚焦发展到电子聚焦、计算机合成。获得图像的方式和图像所含的内容也各有不同。