EP3507575A1 - Verfahren und vorrichtung zur tomographie von schall - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur tomographie von schall

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EP3507575A1
EP3507575A1 EP17771986.1A EP17771986A EP3507575A1 EP 3507575 A1 EP3507575 A1 EP 3507575A1 EP 17771986 A EP17771986 A EP 17771986A EP 3507575 A1 EP3507575 A1 EP 3507575A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
laser
local
space
laser beam
physical parameter
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17771986.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Husar
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Ilmenau
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Original Assignee
Technische Universitaet Ilmenau
Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Ilmenau, Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV filed Critical Technische Universitaet Ilmenau
Publication of EP3507575A1 publication Critical patent/EP3507575A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H9/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means
    • G01H9/002—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by using radiation-sensitive means, e.g. optical means for representing acoustic field distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R23/00—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00
    • H04R23/008—Transducers other than those covered by groups H04R9/00 - H04R21/00 using optical signals for detecting or generating sound

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a method and a device for (computer) tomography of sound.
  • Preferred embodiments relate to the detection of sound by means of a laser.
  • the most commonly used technologies are based on a microphone for audible sound and / or on piezoelectric transducers, especially for ultrasound.
  • the laser microphone is used to record sound at surfaces of (sufficiently) solid substances.
  • EAW electroacoustic transducers
  • the medium gases, liquids, solids.
  • the EAW electroacoustic transducers
  • the entire space around the machine must be swept with a microphone to detect the spatial noise distribution.
  • the measuring equipment has a strong influence on the sound field to be measured.
  • US transducers ultrasound
  • the US converter must be placed on the material to be examined, so that a mechanical force connection can arise.
  • the object of the present invention is to provide a concept that makes it possible to detect the spatial distribution of an acoustic sound field without contact.
  • Embodiments of the present invention provide a method for spatial tomography of sound.
  • the method comprises the steps of: detecting contactlessly a physical parameter (such as a local refractive index, a local sound pressure, a local density, a local temperature, and / or a local optical spectrum) by means of a laser scanner for a first plurality of local areas in space over time along a first laser beam and for a second plurality of local areas in space over time along a second laser beam.
  • the two laser beams can intersect, so that a common plane is spanned.
  • a voxel model of the sound pressure is now calculated in a third step.
  • Embodiments of the present invention is based on the finding that with the aid of a laser scanner (when used in transparent media such as air) along the laser beam, a physical parameter can be optically detected, which can be described for example by means of a line integral.
  • This physical parameter per point allows a conclusion on local pressure conditions and consequently also on the local prevailing sound pressure.
  • This local sound pressure per area can be spatially resolved similar to the computed tomography method.
  • a sufficient number of line projections eg, 360 per level
  • the step is therefore repeated for further multiplies of local areas along further laser beams in the same plane in order to completely spatially detect the plane.
  • other pluralities of local areas along a laser beam penetrating the first plane may also be detected so as to expand the voxel model in the three-dimensional planes such that each point in the voxel model describes the sound pressure per time in space.
  • the above-mentioned laser scanner has at least one laser source which emits a directed laser beam through the space or more laser beams conically through the space, and a plurality of laser detector elements which form a laser detector.
  • a plurality of scanners can be used to scan the plurality of solid angles.
  • These several laser scanners or the laser sources and the plurality of laser detector elements can be arranged in a circle or in an oval in accordance with preferred exemplary embodiments, so that they include a plane in which the sound is to be scanned. It is assumed that the laser scanners work by means of transmission.
  • the plurality of laser sources are then preferably arranged opposite the associated laser detector element.
  • Another embodiment relates to a computer program for carrying out one of the methods described above.
  • Yet another embodiment relates to a device for tomography of sound. This comprises means for detecting the first and second plurality of local regions along the first and second laser beams by means of a laser scanner, ie, for example, a first and a second laser scanner, and a calculation unit for determining the voxel model.
  • FIG. 1 a shows an exemplary arrangement of a laser scanner for reconstructing the principle of the tomography of sound according to an exemplary embodiment
  • 1 b shows a schematic block diagram of a method in the tomography of sound according to an exemplary embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic representation of an expanded arrangement for the tomography of sound according to an extended exemplary embodiment
  • FIG. and FIGS. 3a, 3b show a schematic illustration for illustrating the principle of the tomography of sound in a specific application.
  • 1a shows an arrangement of laser scanners (reference numerals 10a + 14a and 10b + 14b), here two laser scanners 10a and 10b with associated laser detectors 14a and 14b.
  • Each laser 10a and 10b emits a laser beam 12a and 12b, which can then be detected by a laser detector 14a and 14b disposed opposite thereto.
  • a space is spanned with a transparent medium in which sound is to be detected without contact with the aid of the two laser scanners 10a + 14a and 10b + 14b. Sound in space manifests itself in the form of local pressure variations, ie a local change in the physical parameters. This local pressure variation is by means of a laser, z.
  • the first laser scanner, 10a + 14a is designed to measure all local areas along the laser beam 12a.
  • the optical parameters of the medium to be measured can be detected as a line integral along the laser beams 12a and 12b, since the laser beam for the measurement detects a sufficiently strong dependence on the local sound-induced pressure change of the medium (in general: local pressure conditions).
  • each point on the line integral represents a sound pressure for the respective local area along the respective laser beam 12a and 12b.
  • an area is spanned by the two line integrals, so that for the area at least in the area of the laser beams 12a and 12b, the in-plane sound distribution can be determined.
  • Fig. 1b shows the corresponding method 100 for tomography of sound. This includes the three basic steps 110a and 110b and 120.
  • step 110a and 110b non-contact detection of a physical parameter is performed by means of the laser scanners.
  • the laser scanner 10a + 14a is used to determine the physical parameters for a first plurality of local areas in space (over time) along the first laser beam 12a
  • the laser scanner 10b + 14b is used to capture the physical parameters for a second plurality of local regions along the second laser beam 12b.
  • a line integral indicating the physical parameters for the plurality of local areas along the two laser beams 12a and 12b is obtained. These two line integrals can be combined with each other, so that starting from this, a voxel model of the sound pressure can be determined over time.
  • this step represents the block labeled with reference numeral 120.
  • a two-dimensional voxel model is determined. This method is comparable to the computer tomography known from the X-ray field.
  • the two-dimensional voxel model for the one plane can also be extended into the three-dimensional space if the solid angles are varied not only in the plane but also at an angle to the plane. In this case, a three-dimensional voxel model can then be obtained. In this respect, it is possible if a sufficient number of line projections are obtained in order to calculate spatially resolved the local pressure changes, so that a projection of the spatial sound field is available in real time.
  • Fig. 2 an extended embodiment of a sonography tomography apparatus will now be explained.
  • FIG. 2 shows a square matrix 18 of symmetrically arranged voxels (local regions, here 10 ⁇ 10 voxels) for which the sound field is to be determined.
  • a plurality of laser sources is arranged in a ring, namely along the dashed ring, which is marked with the reference numeral 10.
  • Each laser source generates a spatially shaped radiation distribution 12 ', ie, laser beams arranged in the form of a lobe.
  • a plurality of laser detector elements are also arranged annularly. In this case, an opposite arrangement of the laser detector elements 14 relative to the laser sources 10 is again assumed, so that the laser beams (cf.
  • the photodetectors 14 can be considered at this point that, instead of a circular / annular arrangement for the laser 10 and laser detectors 14, an oval or an angular or another arrangement could also be considered. As a rule, the arrangement is chosen such that as many voxels (cells of the matrix 18) as possible can be transilluminated with the radiation lobe of the laser sources 10. In this case, the transmitted light (line integral of the radiation) is received by the (preferably) opposing laser detector units 14.
  • the laser sources 10 are time-divisionally switched so that a complete pass along the ring 10 corresponds to the acoustically necessary scanning period, a series of sufficiently many spatial line projections are included for each acoustic scanning period. This means that a scan of the laser scan may last at most as long as the sampling period resulting from the sampling rate. From the large number of line projections z. B. determined by rear projection, the local sound pressure change.
  • acoustic sound in space can be projected contactlessly in real time onto any surface or spatial structure.
  • laser beams allows the geometric dimensions of the imaging system to move in several decades, from a few centimeters to a few kilometers (six or more decades of spatial dynamic range).
  • the arrangement of the laser sources 10 is opposite to the laser detectors 14 or the respective laser detector elements (pixels), so that the optical parameters can be determined transmissively
  • a reflected measurement can take place.
  • a reflector is then always provided opposite to the laser sources, which reflects back the laser beams, so that they can be received again on the side of the laser sources.
  • the reflective measurement offers the additional advantage that not all the space has to be covered by laser sources and photodetectors.
  • the laser beams can invisibly irradiate, z. B. infrared laser, so that a (physically, physiologically, psychologically) completely residue-free field measurement is possible.
  • the laser source referred to herein as laser which operates normally in the UV, IR or visible range, based on a different technology than the laser technology.
  • a laser or laser scanner is generally understood to mean a radiation source or radiation source used for measurement purposes), which is suitable for the optical scanning of physical parameters in space.
  • the sound sources (see reference numerals 19a and 19b) generate mechanical waves in space and thus in the spatially simultaneous sum of wavefronts.
  • the spatially and temporally resolved activity (the local sound pressure of the sound sources 19a and 19b) is detected by means of the radiation sources 14a and 10b and by means of spatially distributed radiation detector elements, which are illustrated by the dashed line 14.
  • the radiation sensors 14 can be arranged at arbitrary points in space. It should also be noted that the radiation sensors 14 can be used both in combination with the laser source 10a and in combination with the laser source 10b, thus forming the laser scanner.
  • the sound sources 19a and 19b are reconstructed starting from the voxel model determined as explained above in an inverse method directly or processed at the identical location with the same time profile. With this procedure, there are no differences with regard to the wave field, not even with changed room conditions or moving objects. This fact follows from the reconstruction of the sound source. Starting from this, a further realization example is shown in FIG. 3b. In the same arrangement of the sound sources 19a and 19b and radiation sources 10a and 10b and the radiation detectors 14, the sound sources 19a and 19b are not reconstructed as in the embodiment of Fig. 3a, but the sound pressure produced by the sound sources 19a and 19b along the line 191.
  • the laser-based sound field detection can be used wherever the medium for the used radiation is sufficiently transmissive and at least one optical parameter of the medium is sound pressure dependent. For example, by triangulation with two (or more) surface projections, one could locate a sound source that is or moves in air or water. It is possible to measure the internal pressure distribution in translucent materials (glass, plastic, crystals) in order, for example, to check the quality of the glass tempering.
  • the non-contact sensing in transmission occurs upon transmission of the medium along the first and second laser beams.
  • the non-contact detection may include the substep of determining a transmission characteristic (transmittance) of the transmitted medium and / or determining a scattering property (scattering degree, characteristic) of the transmitted medium.
  • aspects have been described in the context of a device, it will be understood that these aspects also constitute a description of the corresponding method, so that a block or a component of a device is also to be understood as a corresponding method step or as a feature of a method step. Similarly, aspects described in connection with or as a method step also represent a description of a corresponding block or detail or feature of a corresponding device.
  • Some or all of the method steps may be performed by a hardware device (or using a hardware device). Apparatus), such as a microprocessor, a programmable computer or an electronic circuit. In some embodiments, some or more of the most important method steps may be performed by such an apparatus.
  • embodiments of the invention may be implemented in hardware or in software.
  • the implementation may be performed using a digital storage medium, such as a floppy disk, a DVD, a Blu-ray Disc, a CD, a ROM, a PROM, an EPROM, an EEPROM or FLASH memory, a hard disk, or other magnetic disk or optical memory are stored on the electronically readable control signals that can cooperate with a programmable computer system or cooperate such that the respective method is performed. Therefore, the digital storage medium can be computer readable.
  • some embodiments according to the invention include a data carrier having electronically readable control signals capable of interacting with a programmable computer system such that one of the methods described herein is performed.
  • embodiments of the present invention may be implemented as a computer program product having a program code, wherein the program code is operable to perform one of the methods when the computer program product runs on a computer.
  • the program code can also be stored, for example, on a machine-readable carrier.
  • inventions include the computer program for performing any of the methods described herein, wherein the computer program is stored on a machine-readable medium.
  • an exemplary embodiment of the method according to the invention is thus a computer program which has program code for carrying out one of the methods described herein when the computer program runs on a computer.
  • a further embodiment of the inventive method is thus a data carrier (or a digital storage medium or a computer-readable medium) on which the computer program is recorded for carrying out one of the methods described herein.
  • a further embodiment of the method according to the invention is thus a data stream or a sequence of signals, which represent the computer program for performing one of the methods described herein.
  • the data stream or the sequence of signals may be configured, for example, to be transferred via a data communication connection, for example via the Internet.
  • Another embodiment includes a processing device, such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • a processing device such as a computer or a programmable logic device, that is configured or adapted to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment includes a computer on which the computer program is installed to perform one of the methods described herein.
  • Another embodiment according to the invention comprises a device or system adapted to transmit a computer program for performing at least one of the methods described herein to a receiver.
  • the transmission can be done for example electronically or optically.
  • the receiver may be, for example, a computer, a mobile device, a storage device or a similar device.
  • the device or system may include a file server for transmitting the computer program to the recipient.
  • a programmable logic device eg, a field programmable gate array, an FPGA
  • a field programmable gate array may cooperate with a microprocessor to perform one of the methods described herein.
  • the methods are performed by any hardware device. This may be a universal hardware such as a computer processor (CPU) or hardware specific to the process, such as an ASIC.

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Abstract

Ein Verfahren zur räumlichen Tomographie von Schall umfasst die Schritte: kontaktloses Erfassen eines physikalischen Parameters für eine erste und eine zweite Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum entlang eines ersten und eines zweiten Laserstrahls sowie das Berechnen eines Voxelmodels des Schalldrucks über die Zeit je lokaler Bereich der ersten und zweiten Vielzahl anhand der erfassten physikalischen Parameter.

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Tomographie von Schall
Beschreibung
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beziehen sich auf ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur (Computer-) Tomographie von Schall. Bevorzugte Ausführungsbeispiele beziehen sich auf die Erfassung von Schall mittels Laser. Es gibt seit vielen Jahren Anordnungen und Methoden zur Aufnahme von Schall. Die am häufigsten angewandten Technologien basieren auf einem Mikrophon für den hörbaren Schall und/oder auf piezoelektrischen Wandlern vor allem für den Ultraschall. Zur Erfassung von Schall an Oberflächen (hinreichend) fester Stoffe wird das Lasermikrophon eingesetzt.
Nachteilig bei den bisherigen Verfahren ist, dass die EAW (elektroakustische Wandler) vor Ort einen direkten Kontakt zum Medium (Gase, Flüssigkeiten, Feststoffe) benötigen. Zum Beispiel zur Erfassung des Lärmpegels in der Nähe von Industriemaschinen muss der gesamte Raum um die Maschine herum mit einem Mikrophon abgefahren werden, um die räumliche Lärmverteilung zu erfassen. Dabei entsteht eine erhebliche statische Unsicherheit dadurch, dass sich das Schallfeld während der Messung stark ändern kann, so dass die räumliche Erfassung auf der zeitlichen Achse unzuverlässig ist. Hinzu kommt, dass die Messapparatur das zu messende Schallfeld zum Teil stark beeinflusst. Bei US- Wandlern (Ultraschall) kommt erschwerend hinzu, dass diese einen direkten physischen Kontakt zum Material benötigen. Faktisch muss der US-Wandler auf das zu untersuchende Material aufgelegt werden, damit eine mechanische Kraftverbindung entstehen kann.
Mit Laser kann man den Schall an der Oberfläche von festen oder flüssigen Stoffen nach diversen (Laufzeitmessung, Interferometrie) Prinzipien erfassen. Allerdings funktioniert diese Technologie nicht, wenn man Schall in der Luft oder sonstigen lichtdurchlässigen Stoffen erfassen will, da eine Grenzschicht zur Strahlungsreflektion des Schalls faktisch gar nicht vorhanden ist. Weiter nachteilig ist, dass Schall nicht über einen Raumbereich oder Raumsegment erfasst werden kann. Deshalb besteht der Bedarf nach einem verbesserten Ansatz. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Konzept zu schaffen, dass es ermöglicht, die räumliche Verteilung eines akustischen Schallfelds kontaktfrei zu erfassen.
Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schaffen ein Verfahren zur räumlichen Tomographie von Schall. Das Verfahren umfasst die Schritte: Kontaktloses Erfassen eines physikalischen Parameters (wie z. B. eines lokalen Brechungsindex, eines lokalen Schalldrucks, einer lokalen Dichte, einer lokalen Temperatur und/oder eines lokalen opti- sehen Spektrums) mittels eines Laserscanners für eine erste Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines ersten Laserstrahls und für eine zweite Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines zweiten Laserstrahls. Hierbei können sich die zwei Laserstrahlen kreuzen, so dass eine gemeinsame Ebene aufgespannt wird. Ausgehend von den erfassten physikalischen Parametern für die erste und zweite Vielzahl von lokalen Bereichen wird nun in einem dritten Schritt ein Voxelmodell des Schalldrucks berechnet.
Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass unter Zuhilfenahme eines Laserscanners (beim Einsatz in durchsichtigen Medien wie Luft) entlang des Laserstrahls ein physikalischer Parameter optisch erfasst werden kann, der beispielsweise mittels eines Linienintegrals beschreibbar ist. Dieser physikalische Parameter je Punkt (je lokaler Bereich) lässt einen Rückschluss auf lokale Druckverhältnisse und folglich auch auf den lokal vorherrschenden Schalldruck zu. Dieser lokale Schalldruck je Bereich kann ähnlich dem Computertomographie-Verfahren räumlich aufgelöst werden. Somit ist also allein mit zwei Messungen entlang zweier Laserstrahlen in unterschiedlichen Raumwinkeln der Schall in der Ebene messbar bzw. rekonstruierbar. Bevorzugt werden hinreichend viele Linienprojektionen (z.B. 360 je Ebene) genommen, um das Schallfeld hinreichend genau räumlich aufzulösen. Dies hat im Resultat den Vorteil, dass so ein Schnitt des Schallfelds zeitlich und räumlich aufgelöst werden kann. Vorteilhaft ist dabei auch, dass die Schallprojektion auf das Schallfeld im Unterschied zu bisherigen Verfahren rückwirkungsfrei erfolgt. Das bedeutet, dass das Schallfeld durch die Messanordnung nicht beeinträchtigt wird, wie das der Fall bei mechanisch-elektrischen Wandlern ist, die sich mitten im Schallfeld befinden und dadurch an ihren Positionen die Feldausbreitung faktisch stoppen. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen wird der Schritt also für weitere Vielzahlen von lokalen Bereichen entlang weiterer Laserstrahlen in derselben Ebene wiederholt, um eben die Ebene vollständig räumlich zu erfassen. Durch zwei, drei oder mehr Laserscans in derselben Ebene wird also ein zweidimensionales Voxelmodeli geschaffen, wobei jeder Punkt des Voxelmodels den Schalldruck je Zeitpunkt in der Ebene beschreibt. Das Verwenden von vier oder mehr Laserstrahlen hat den Vorteil der besseren Fehlerrobustheit.
Entsprechend wiederum weiteren Ausführungsbeispielen können auch weitere Vielzahlen von lokalen Bereichen entlang eines Laserstrahls, der die erste Ebene durchdringt, erfasst werden, um so das Voxelmodeli in den dreidimensionalen Ebenen zu erweitern, so dass jeder Punkt in dem Voxelmodeli den Schalldruck je Zeitpunkt im Raum beschreibt.
Da bei allen Ausführungsbeispielen immer nur von einem Zeitpunkt ausgegangen worden ist, sei an dieser Stelle angemerkt, dass dieses Verfahren natürlich auch über die Zeit kontinuierlich wiederholt werden kann, um hier auch eine zeitliche Auflösung zu ermöglichen.
Der oben angesprochene Laserscanner hat entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen zumindest eine Laserquelle, die einen gerichteten Laserstrahl durch den Raum oder mehrere Laserstrahlen kegelförmig durch den Raum emittiert, sowie eine Mehrzahl von Laserdetektorelementen, die einen Laserdetektor bilden. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen können auch mehrere Scanner, um die mehreren Raumwinkel abzutasten, eingesetzt werden. Diese mehreren Laserscanner bzw. die Laserquellen und die Vielzahl von Laserdetektorelementen können entsprechend bevorzugten Ausführungsbei- spielen in einem Kreis oder in einem Oval angeordnet sein, so dass diese eine Ebene, in welcher der Schall abgetastet werden soll, einschließen. Hierbei wird davon ausgegangen, dass die Laserscanner mittels Transmission arbeiten. Hierbei sind dann bevorzugt die Vielzahl der Laserquellen gegenüber dem zugehörigen Laserdetektorelement angeordnet. Um die Anwendungen zu erleichtern, kann von der gegenüberliegenden Anord- nung entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen abgesehen werden und stattdessen ein Reflektor eingesetzt werden. Auch wäre es denkbar, dass nicht nur mittels Transmission, sondern mittels Streuung gearbeitet wird.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf ein Computerprogramm zur Ausführung eines der oben beschriebenen Verfahren. Ein wiederum weiteres Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Tomographie von Schall. Diese umfasst Mittel zur Erfassung der ersten und zweiten Vielzahl von lokalen Bereichen entlang der ersten und zweiten Laserstrahlen mittels eines Laserscanners, d. h. also beispielsweise eines ersten und eines zweiten Laserscanners, sowie eine Berechnungseinheit zur Ermittlung des Voxelmodels.
Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert. Ausführungsbeispiele werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1a eine exemplarische Anordnung eines Laserscanners zur Rekonstruktion des Prinzips der Tomographie von Schall gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 1 b ein schematisches Blockdiagramm eines Verfahrens bei der Tomographie von Schall gemäß einem Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer erweiterten Anordnung zur Tomographie von Schall gemäß einem erweiterten Ausführungsbeispiel; und Fig. 3a, 3b eine schematische Darstellung zur Illustration des Prinzips der Tomographie von Schall bei einer konkreten Anwendung.
Bevor nachfolgend Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der Figuren im Detail erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass gleichwirkende Elemente und Strukturen mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, so dass die Beschreibung derer aufeinander anwendbar bzw. austauschbar ist.
Fig. 1a zeigt eine Anordnung von Laserscannern (Bezugszeichen 10a+14a und 10b+14b), hier zwei Laserscanner 10a und 10b mit zugehörigen Laserdetektoren 14a und 14b. Jeder Laser 10a und 10b emittiert einen Laserstrahl 12a und 12b, der dann von einem hier gegenüberliegend angeordneten Laserdetektor 14a und 14b detektiert werden kann. Zwischen dem jeweiligen Laser 10a und 10b und dem jeweiligen Detektor 14a und 14b ist ein Raum aufgespannt mit einem durchsichtigen Medium, in welchem Schall kontaktlos unter Zuhilfenahme der zwei Laserscanner 10a+14a und 10b+14b detektiert werden soll. Schall im Raum äußert sich in Form von lokalen Druckvariationen, also eine lokale Änderung der physikalischen Parameter. Diese lokale Druckvariation ist mittels eines Lasers, z. B. anhand von dem lokalen Brechungsindex, einer optisch messbaren lokalen Dichte, oder eines lokalen optischen Spektrums oder einer Änderung dieser Parameter erfassbar. Ausgehend von dem Laserscan mittels der zwei Laserscanner 10a+14a und 10b+14b wird ein Rückschluss auf die physikalischen Parameter und damit auf den lokalen Schalldruck zugelassen. Der erste Laserscanner, 10a+14a ist ausgebildet, um alle lokalen Bereiche entlang des Laserstrahls 12a zu vermessen. Hierbei können die zu messenden optischen Parameter des Mediums als Linienintegral entlang der Laserstrahlen 12a und 12b erfasst werden, da der Laserstrahl für die Messung eine hinreichend starke Abhängigkeit von der lokalen schallinduzierten Druckänderung des Mediums (allgemein: lokale Druckverhältnisse) erfasst.
Durch die zwei unterschiedlichen Raumwinkel der zwei Laserscanner 10a+14a und 10b+14b werden folglich zwei unabhängige Linienintegrale ermittelt werden, die jeweils die Schallverteilung entlang des jeweiligen Laserstrahls 12a bzw. 12b beschreiben. Hierbei sei angemerkt, dass jeder Punkt auf dem Linienintegral einen Schalldruck für den jeweiligen lokalen Bereich entlang des jeweiligen Laserstrahls 12a und 12b darstellt. Wenn sich die zwei Laserstrahlen 12a und 12b schneiden, wird durch die zwei Linienintegrale eine Fläche aufgespannt, so dass für die Fläche zumindest im Bereich der Laserstrahlen 12a und 12b die Schallverteilung in der Ebene bestimmt werden kann.
Nachdem nun die Anordnung der Laserscanner 10a+14a und 10b+14b in Bezug auf den Raum, in welchem der Schall abgescannt werden soll, erläutert wurde, wird auf das Vor- gehen bei der Tomographie von Schall eingegangen. Fig. 1 b zeigt das entsprechende Verfahren 100 zur Tomographie von Schall. Dieses umfasst die drei Basisschritte 110a und 110b sowie 120.
Bei dem Schritt 110a und 110b wird das kontaktlose Erfassen eines physikalischen Pa- rameters mittels der Laserscanner durchgeführt. Hierbei wird in dem Schritt 110a der Laserscanner 10a+14a benutzt, um die physikalischen Parameter für eine erste Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum (über die Zeit) entlang des ersten Laserstrahls 12a zu ermitteln, während in dem Schritt 110b der Laserscanner 10b + 14b genutzt wird, um die physikalischen Parameter für eine zweite Vielzahl von lokalen Bereichen entlang des zweiten Laserstrahls 12b zu erfassen. Hierbei wird je Schritt 110a und 110b ein Linienintegral, anzeigend die physikalischen Parameter für die Vielzahl der lokalen Bereiche entlang der zwei Laserstrahlen 12a und 12b erhalten. Diese zwei Linienintegrale können miteinander kombiniert werden, so dass ausgehend hiervon ein Voxelmodeli des Schalldrucks über die Zeit bestimmt werden kann. Bezug nehmend auf das Verfahren 100 repräsentiert diesen Schritt der Block, welcher mit dem Bezugszeichen 120 markiert ist. Für den Fall, dass sich die zwei Laserstrahlen 12a und 12b schneiden, wird ein zweidimensionales Voxelmodeli ermittelt. Dieses Verfahren ist vergleichbar mit der aus dem Röntgenbereich bekannten Computertomographie.
Um in dieser Ebene die Informationsdichte anzureichern, ist es entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen sinnvoll, weitere Laserscans mit unterschiedlichen Raumwinkeln (bevorzugt in derselben Ebene) durchzuführen, um hier die Ortsauflösung des Voxelmo- dels weiter zu verbessern.
Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen kann das zweidimensionale Voxelmodeli für die eine Ebene auch in den dreidimensionalen Raum erweitert werden, wenn die Raumwinkel nicht nur in der Ebene, sondern auch angewinkelt zu der Ebene variiert wer- den. Hierbei kann dann ein dreidimensionales Voxelmodeli erhalten werden. Insofern ist es möglich, wenn hinreichend viele Linienprojektionen erhalten werden, um räumlich aufgelöst den lokalen Druckänderungen zu berechnen, so dass eine Projektion des räumlichen Schallfelds in Echtzeit zur Verfügung steht. Bezug nehmend auf Fig. 2 wird nun ein erweitertes Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Tomographie von Schall erläutert.
Fig. 2 zeigt eine quadratische Matrix 18 von symmetrisch angeordneten Voxeln (lokalen Bereichen, hier 10x10 Voxel), für die das Schallfeld ermittelt werden soll. Um diese Pro- jektionsfläche 18 des Schallfelds ist ringförmig eine Mehrzahl an Laserquellen angeordnet, nämlich entlang des gestrichelten Rings, der mit dem Bezugszeichen 10 markiert ist. Jede Laserquelle erzeugt eine räumlich geformte Strahlenverteilung 12', d. h. also keulenförmig angeordnete Laserstrahlen. Zusätzlich ist in einem weiteren Ring mit dem Bezugszeichen 14 eine Vielzahl von Laserdetektorelementen ebenfalls ringförmig angeordnet. Hierbei wird wiederum von einer gegenüberliegenden Anordnung der Laserdetektorelemente 14 gegenüber den Laserquellen 10 ausgegangen, so dass die Laserstrahlen (vgl. 12') nach Durchgang durch die Voxel (vgl. Matrix 18) von den Photodetektoren 14 umfasst werden können. An dieser Stelle sei angemerkt, dass statt einer kreisrunden/ringförmigen Anordnung für die Laser 10 und Laserdetektoren 14 auch eine ovale oder eine eckige oder eine andere Anordnung infrage kommen könnte. Die Anordnung ist im Regelfall so gewählt, dass möglichst viele Voxel (Zellen der Matrix 18) mit der Bestrahlungskeule der Laserquellen 10 durchleuchtet werden können. Hierbei wird das transmit- tierte Licht (Linienintegral der Strahlung) von dem (bevorzugt) gegenüberliegend angeordneten Laserdetektoreinheiten 14 empfangen. Da die Laserquellen 10 im Zeitmultiplex so geschaltet werden, dass ein kompletter Durchlauf entlang des Rings 10 der akustisch notwendigen Abtastperiode entspricht, enthält man für jede akustische Abtastperiode eine Reihe von hinreichend vielen räumlichen Linienprojektionen. Das heißt also, dass ein Durchlauf des Laserscans maximal solange dauern darf, wie die sich aus der Abtastrate ergebenden Abtastperiode. Aus der Vielzahl der Linienprojektionen wird z. B. durch Rückprojektion die lokale Schalldruckänderung bestimmt.
Mit dem vorgeschlagenen Verfahren und der Anordnung lässt sich akustischer Schall im Raum kontaktfrei in Echtzeit auf eine beliebige Fläche oder eine Raumstruktur projizieren.
Durch die Anwendung von Laserstrahlen können sich die geometrischen Dimensionen des Aufnahmesystems in mehreren Dekaden bewegen: von einigen Zentimetern bis hin zu einigen Kilometern (sechs und mehr Dekaden räumlicher Dynamikbereich). Auch wenn bei obigen Ausführungsbeispielen immer davon ausgegangen wurde, dass die Anordnung der Laserquellen 10 gegenüber den Laserdetektoren 14 bzw. den jeweiligen Laserdetektorelementen (Pixel) gegenüberliegend ausgeführt ist, so dass die optischen Parameter transmissiv ermittelt werden können, sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass auch entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen eine reflektierte Messung erfol- gen kann. Hierbei ist dann immer gegenüberliegend zu den Laserquellen ein Reflektor vorgesehen, der die Laserstrahlen zurückreflektiert, so dass diese aufseiten der Laserquellen wieder empfangen werden können. Die reflektive Messung bietet zusätzlich den Vorteil, dass nicht der gesamte Raum durch Laserquellen und Photodetektoren umfasst werden muss. Die einzige Randbedingung ist, dass eine reflektierende Fläche hinter dem Raum vorgesehen ist. Entsprechend weiteren Ausführungsbeispielen können die Laserstrahlen unsichtbar bestrahlen, z. B. Infrarotlaser sein, so dass eine (physisch, physiologisch, psychologisch) völlig rückstandsfreie Feldmessung möglich ist. Entsprechend wiederum weiteren Ausführungsbeispielen kann die hier als Laser bezeichnet Strahlenquelle, welche im Regelfall im UV-, IR- oder sichtbaren Bereich arbeitet, auch auf einer anderen Technologie als der Lasertechnologie basieren. In anderen Worten heißt das, dass unter einem Laser bzw. Laserscanner allgemein eine Strahlenquelle, bzw. Strahlenquelle eingesetzt zu Messzwecken) verstanden wird, die zur optischen Abtastung von physikalischen Parametern im Raum geeignet ist.
Bezug nehmend auf Fig. 3a und 3b wird ein Realisierungsbeispiel dargestellt. Die Schallquellen (vgl. Bezugszeichen 19a und 19b) erzeugen mechanische Wellen im Raum und dadurch in den räumlich simultanen Summe Wellenfronten. Die räumlich und zeitlich auf- gelöste Aktivität (der lokale Schalldruck der Schallquellen 19a und 19b) wird mittels den Strahlungsquellen 14a und 10b und mittels räumlich verteilten Strahlungsdetektorelementen, die anhand der gestrichelten Linie 14 dargestellt sind, erfasst. An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Strahlungssensoren 14 an beliebigen Punkten im Raum angeordnet sein können. Weiter sei angemerkt, dass die Strahlungssensoren 14 sowohl in Kombina- tion mit der Laserquelle 10a als auch in einer Kombination mit der Laserquelle 10b eingesetzt werden können, und so den Laserscanner formen.
Die Schallquellen 19a und 19b werden ausgehend von dem wie oben erläutert ermittelten Voxelmodell in einem Inversverfahren direkt oder verarbeitet am identischen Ort mit iden- tischem zeitlichem Verlauf rekonstruiert. Bei diesem Vorgehen gibt es hinsichtlich des Wellenfelds keine Differenzen, auch nicht bei veränderten Raumbedingungen bzw. bewegten Objekten. Dieser Fakt folgt aus der Rekonstruktion der Schallquelle. Ausgehend hiervon wird in Fig. 3b ein weiteres Realisierungsbeispiel dargestellt. Bei derselben Anordnung der Schallquellen 19a und 19b und Strahlungsquellen 10a und 10b sowie der Strahlungsdetektoren 14 wird nicht wie beim Ausführungsbeispiel aus Fig. 3a die Schallquellen 19a und 19b rekonstruiert, sondern der durch die Schallquellen 19a und 19b entstehende Schalldruck entlang der Linie 191. Dies ist ebenfalls ausgehend von dem Voxelmodell möglich, da das Voxelmodell den Schalldruck in dem Raum zwischen den Laserquellen 10a und 10b und den Detektoren 14 beinhaltet. Auf diese Weise kann der örtlich- zeitliche Schalldruck direkt vor Ort rekonstruiert werden. Auch dadurch wird eine komplette Unabhängigkeit von diversen Bewegungen erreicht. Grundsätzlich kann die laserbasierte Schallfelderfassung überall dort eingesetzt werden, wo das Medium für die verwendeten Strahlen hinreichend transmissiv ist und mindestens ein optischer Parameter des Mediums schalldruckabhängig ist. So könnte man beispiels- weise durch Triangulation mit zwei (oder mehr) Flächenprojektionen eine Schallquelle orten, die sich in Luft oder Wasser befindet bzw. bewegt. Man kann in lichtdurchlässigen Stoffen (Glas, Plaste, Kristalle) die innere Druckverteilung messen, um beispielsweise die Qualität der Glastemperierung zu prüfen. Da bevorzugter Weise mehrere Laserscans (mit drei oder mehr Laserstrahlen) verwendet werden, gibt es unterschiedliche Möglichkeiten bei der Auswahl der Hardware: Beispielsweise könnte man mit einem Laserscanner drei Messungen (z.B. mit unterschiedlichen Winkeln) durchführen. Weiter wäre es auch denkbar drei Laserscanner einzusetzen. Eine zusätzliche Variante wäre es mehrere Messungen mit mindestens jeweils zwei Laser- strahlen durchzuführen.
D.h. also, dass entsprechend bevorzugten Ausführungsbeispielen das kontaktlose Erfassen in Transmission (d.h. transmissiv) bei Transmission des Mediums entlang des ersten und zweiten Laserstrahls erfolgt. Hierbei kann das kontaktlose Erfassen den Unterschritt des Bestimmens einer Transmissionseigenschaft (Transmissionsgrad) des transmitierten Mediums und/oder des Bestimmens einer Streuungseigenschaft (Streuungsgrad, - Charakteristik) des transmitierten Mediums umfassen.
Obwohl manche Aspekte im Zusammenhang mit einer Vorrichtung beschrieben wurden, versteht es sich, dass diese Aspekte auch eine Beschreibung des entsprechenden Verfahrens darstellen, sodass ein Block oder ein Bauelement einer Vorrichtung auch als ein entsprechender Verfahrensschritt oder als ein Merkmal eines Verfahrensschrittes zu verstehen ist. Analog dazu stellen Aspekte, die im Zusammenhang mit einem oder als ein Verfahrensschritt beschrieben wurden, auch eine Beschreibung eines entsprechenden Blocks oder Details oder Merkmals einer entsprechenden Vorrichtung dar. Einige oder alle der Verfahrensschritte können durch einen Hardware-Apparat (oder unter Verwendung eines Hardware-Apparats), wie zum Beispiel einen Mikroprozessor, einen programmierbaren Computer oder eine elektronische Schaltung ausgeführt werden. Bei einigen Ausführungsbeispielen können einige oder mehrere der wichtigsten Verfahrensschritte durch einen solchen Apparat ausgeführt werden. Je nach bestimmten Implementierungsanforderungen können Ausführungsbeispiele der Erfindung in Hardware oder in Software implementiert sein. Die Implementierung kann unter Verwendung eines digitalen Speichermediums, beispielsweise einer Floppy-Disk, einer DVD, einer Blu-ray Disc, einer CD, eines ROM, eines PROM, eines EPROM, eines EEPROM oder eines FLASH-Speichers, einer Festplatte oder eines anderen magnetischen oder optischen Speichers durchgeführt werden, auf dem elektronisch lesbare Steuersignale gespeichert sind, die mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenwirken können oder zusammenwirken, dass das jeweilige Verfahren durchgeführt wird. Deshalb kann das digitale Speichermedium computerlesbar sein.
Manche Ausführungsbeispiele gemäß der Erfindung umfassen also einen Datenträger, der elektronisch lesbare Steuersignale aufweist, die in der Lage sind, mit einem programmierbaren Computersystem derart zusammenzuwirken, dass eines der hierin beschriebenen Verfahren durchgeführt wird.
Allgemein können Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung als Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode implementiert sein, wobei der Programmcode dahin gehend wirksam ist, eines der Verfahren durchzuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einem Computer abläuft.
Der Programmcode kann beispielsweise auch auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert sein.
Andere Ausführungsbeispiele umfassen das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren, wobei das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist.
Mit anderen Worten ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens somit ein Computerprogramm, das einen Programmcode zum Durchführen eines der hierin be- schriebenen Verfahren aufweist, wenn das Computerprogramm auf einem Computer abläuft.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Verfahren ist somit ein Datenträger (oder ein digitales Speichermedium oder ein computerlesbares Medium), auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren aufgezeichnet ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist somit ein Datenstrom oder eine Sequenz von Signalen, der bzw. die das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren darstellt bzw. darstellen. Der Da- tenstrom oder die Sequenz von Signalen kann bzw. können beispielsweise dahin gehend konfiguriert sein, über eine Datenkommunikationsverbindung, beispielsweise über das Internet, transferiert zu werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst eine Verarbeitungseinrichtung, beispielsweise einen Computer oder ein programmierbares Logikbauelement, die dahin gehend konfiguriert oder angepasst ist, eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst einen Computer, auf dem das Computerprogramm zum Durchführen eines der hierin beschriebenen Verfahren installiert ist.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung umfasst eine Vorrichtung oder ein System, die bzw. das ausgelegt ist, um ein Computerprogramm zur Durchführung zumindest eines der hierin beschriebenen Verfahren zu einem Empfänger zu übertragen. Die Übertragung kann beispielsweise elektronisch oder optisch erfolgen. Der Empfänger kann beispielsweise ein Computer, ein Mobilgerät, ein Speichergerät oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Vorrichtung oder das System kann beispielsweise einen Datei-Server zur Übertragung des Computerprogramms zu dem Empfänger umfassen.
Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein programmierbares Logikbauelement (bei- spielsweise ein feldprogrammierbares Gatterarray, ein FPGA) dazu verwendet werden, manche oder alle Funktionalitäten der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Bei manchen Ausführungsbeispielen kann ein feldprogrammierbares Gatterarray mit einem Mikroprozessor zusammenwirken, um eines der hierin beschriebenen Verfahren durchzuführen. Allgemein werden die Verfahren bei einigen Ausführungsbeispielen seitens einer beliebigen Hardwarevorrichtung durchgeführt. Diese kann eine universell einsetzbare Hardware wie ein Computerprozessor (CPU) sein oder für das Verfahren spezifische Hardware, wie beispielsweise ein ASIC.
Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur räumlichen Tomographie von Schall, mit folgenden Schritten:
Kontaktloses Erfassen (110a) eines physikalischen Parameters mittels eines Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) für eine erste Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines ersten Laserstrahls;
Kontaktloses Erfassen (110b) des physikalischen Parameters mittels des Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) für eine zweite Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines zweiten Laserstrahls (12b);
Kontaktloses Erfassen des physikalischen Parameters mittels des Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) für eine dritte Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines dritten Laserstrahls; und
Berechnen (120) eines Voxelmodels des Schalldrucks über die Zeit je lokaler Bereich der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl anhand der erfassten physikalischen Parameter für die erste, die zweite und die dritte Vielzahl von lokalen Bereichen; wobei das kontaktlose Erfassen (110a, 110b) transmissiv bei Transmission eines Mediums mindestens entlang des ersten, zweiten und dritten Laserstrahls erfolgt.
Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei je Zeitpunkt der Schalldruck entlang des ersten und zweiten Laserstrahls (12b) durch ein Linienintegral beschreibbar ist, wobei jeder Punkt auf dem Linienintegral einem lokalen Bereich entspricht.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste und der zweite Laserstrahl (12b) sich schneiden, sodass die erste und die zweite Vielzahl von lokalen Bereichen in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei des Voxelmodell zweidimensional ist und den Schalldruck je Zeitpunkt in der Ebene beschreibt.
5. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Schritt kontaktloses Erfassen (110a, 110b) des physikalischen Parameters für mindestens eine weitere Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines weiteren Laserstrahls wiederholt wird; und
Wobei das Berechnen (120) des Voxelmodels anhand der erfassten physikalischen Parameter für die erste, die zweite, die dritte und die weitere Vielzahl von lokalen Bereichen erfolgt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der erste, zweite und dritte Laserstrahl unterschiedliche Raumwinkel aufweisen, sodass zumindest zwei Ebenen aufgespannt werden, und sich im Raum schneiden.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, des Voxelmodell dreidimensional ist und den Schalldruck je Zeitpunkt im Raum beschreibt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Erfassen des physikalischen Parameters das Erfassen eines lokalen Brechungsindex, eines lokalen Schalldrucks, einer lokalen Dichte, einer lokalen Temperatur und/oder eines lokalen optischen Spektrums umfasst; und/oder wobei das kontaktlose Erfassen über die Zeit das Erfassen einer Änderung des physikalischen Parameters umfasst.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei beim kontaktlosen Erfassen mittels des Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) ein lokaler Brechungsindex erfasst wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Laserscanner (10a + 14a; 10b + 14b) eine Laserquelle (10a), die einen gerichteten Laserstrahl durch den Raum oder mehrere Laserstrahlen kegelförmig durch den Raum aussendet, und eine Mehrzahl von Laserdetektorelementen (14) umfasst.
11 Verfahren gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei der Laserscanner (10a + 14a; 10b + 14b) eine Mehrzahl von Laserquellen (10a) und eine Mehrzahl von Laserdetektorelementen (14) umfasst, die verteilt im Raum angeordnet sind.
12. Verfahren gemäß Anspruch 11 , wobei die Vielzahl von Laserquellen (10a) und die Vielzahl von Laserdetektorelementen (14) in einem Kreis oder in einem Oval angeordnet sind.
13. Verfahren gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei die Vielzahl von Laserquellen (10a) gegenüberliegend zu der Vielzahl von Laserdetektorelementen (14) angeordnet ist, so dass der jeweilige physikalische Parameter in einer Transmission detektiert wird.
14. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der physikalische Parameter anhand von Streuung detektiert wird.
15. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei beim kontaktlosen Erfas- sen der Laserstrahl des Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) durch einen Reflektor durch den Raum reflektiert wird.
16. Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei das kontaktlose Erfassen (110a, 110b) den Unterschritt des Bestimmens einer Transmissionseigen- schaff des transmitierten Mediums und/oder des Bestimmens einer Streuungseigenschaft des transmitierten Mediums umfasst.
17. Computerprogramm mit einem Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wenn das Programm auf einem Computer ab- läuft.
18. Vorrichtung zur Tomographie von Schall mit folgenden Merkmalen:
Mittel zum Kontaktlosen Erfassen eines physikalischen Parameters mittels eines Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) für eine erste Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines ersten Laserstrahls (12a); zum Kontaktlosen Erfassen des physikalischen Parameters mittels des Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) für eine zweite Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines zweiten Laserstrahls (12b); und zum Kontaktlosen Erfassen des physikalischen Parameters mittels des Laserscanners (10a + 14a; 10b + 14b) für eine dritte Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum über die Zeit entlang eines dritten Laserstrahls (12b); eine Berechnungseinheit zum Berechnen (120) eines Voxelmodels des Schalldrucks über die Zeit je lokaler Bereich der ersten, der zweiten und der dritten Vielzahl anhand der erfassten physikalischen Parameter für die erste, die zweite und die dritte Vielzahl von lokalen Bereichen; wobei das kontaktlose Erfassen (110a, 110b) transmissiv bei Transmission eines Mediums mindestens entlang des ersten, zweiten und dritten Laserstrahls erfolgt.
19. Vorrichtung gemäß Anspruch 17, wobei die Mittel zum kontaktlosen Erfassen ein oder mehrere Laserscanner (10a + 14a; 10b + 14b) aufweisen, die ausgebildet sind, einen lokalen Brechungsindex an der ersten oder der zweiten Vielzahl von lokalen Bereichen im Raum zu bestimmen.
20. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, wobei der Laserscanner (10a + 14a; 10b + 14b) zumindest eine Laserquelle (10a), ausgebildet zur Abgabe eines gerichteten Laserstrahls durch den Raum oder zur kegelförmigen Abgabe mehrerer Laserstrahlen durch den Raum, und einen oder mehrere Laserdetektorelemente (14), ausgebildet zur Detektion des gerichteten Laserstrahls oder der mehreren Laserstrahlen, umfasst.
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