Ультразвуковое сканирующее устройство

 

УЛЬТРАЗВУКОВОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов и антенную решетку электроакустических преобразователей , выполненных в виде пьезокерамических полос разной длины, одна сторона которых покрыта сплсяшным электродом и заземлена, а на другую нанесены электроды в виде полос, соединенные соответственно rfrf-f , # a a-f с генераторами возбуждения и предуси лителями каналов схемы излученияприема , отличающееся тем, что с целью повышения разрешагадей способности, оно снабжено схемами распределения-сбора ультразвуковых сигналов, соединенными с электродами в виде полос и вклю-. ченными между генератором возбуждения и предусилителем каждого канала , каждая полоса антенной решетки выполнена в виде последовательности электродов в форме дуги, гнутая сторона которой направлена к рабочей поверхности полое решетки , а радиус кривизны определяют § по соотношению,, .п (Л Vt, где удаление -го электрода ifl с от рабочей поверхности П-й полосы; P-i фокусное расстояние i -го элек трода; VnHV,pскорость ультразвука в полосе и рабочей среде. Аf ff ... л-# п ff/ It

(1% (11), СОКИ СОВЕТСНИХ

СООИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

З(5И 0 01 N 29 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTGPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3447067/25-28 (22) 31.05.82 (46) 07.01.84. Бюл. 9 1 (72) Э.Л.Пилецкас и Ю.Г.Шмаков (53) 620.179.16 (088,8) (56) 1. Damarkas V«алй Pi0eckas E.

Ana(ysis of an ultrasonic recei.÷in9 айгау with strip-type piezotransducers! Ultrasonics.- January, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 567130, кл. (« 01 Й 29/04, 1977 (прототип) . (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов и антенную решетку электроакустических преобразователей, выполненных в виде пьезокерамических полос разной длины, одна сторона которых покрыта сплошным электродом и заземлена, а на другую нанесены электроды в виде полос, соединенные соответственно и л-ф с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы иэлученияприема, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,1 .с целью повышения разрешающей способности, оно снабжено схемами распределения-сбора ультразвуковых сигналов, соединенными с электродами в виде полос и включенными между генератором возбуждения и предусилителем каждого канала, каждая полоса антенной решетки выполнена в виде последовательности электродов в форме дуги, во .гнутая сторона которой направлена к рабочей поверхности полос решет, ки, а радиус кривизны определяют по соотношению

Я

Ю в„.„= „„.г; ", Vll где „я - удаление « -ro электрода от рабочей пОверхности и-й полосы; фокусное расстояние « --го Я электрода; пиV< - скорость ультразвука s полосе и рабочей среде, 1065767

Изобретение относится к нераэрушающему контролю,. а именно к конструкции устройств ультразвукового сканирования, и может быть использовано в биомедицинских.эхотомоскопах, промышленных дефектоскопах и других контрольно-измерительных устройствах., в которых ультразвуковое сканирование производится не механическим путем.

Известно устройство, содержащее 10 многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов и антенную решетку электроакустических преобразователей, конструкция которых такова, что в плоскости скани- 15 рования ультразвукового луча их линейный размер, например ширина, соизмерим с длиной ультразвуковой волны в контролируемой среде, а в плоскости, перпендикулярной ска- 7О нированию, например, длина на порядок ее нревыаает Ц .

Недостатком известного устройства является низкая разрешакщая способность. 25

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковое сканирукщее устройство, содержащее многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых щ сигналов и антенную решетку электроакустических преобразователей, выполненных в виде пьезокерамических полос разной длины, одна сторона которых покрыта сплошным электродом и за-З5 . землена, а на другую нанесены электроды в виде полос, соединенные соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы излучения-приема (2) .

Недостатком такого устройства является низкая разрешанщая способность ультразвукового контроля из-за дифракционного расширения ультразвукового луча в плоскости, перпендикулярной сканированию. 45

Цель изобретения — повышение разрешающей способности ультразвукового контроля.

Поставленная цель достигается тем,5О что ультразвуковое устройство, содержащее многоканальную схему излучения-. приема ультразвуковых сигналов и антенную решетку электроакустических преобразователей, выполненных в виде пьезокерамических полос разной длины, одна сторона которых покрыта сплошным электродом и заземлена, а на другую нанесены электроды в виде полос, соединенные соответственно с генераторами возбуждения и предуси- 6О лителями каналов схемы иэлученияприема, снабжено схемами распределения-сбора ультразвуковых сигналов, соединенными с .электродами в виде полос и включенными между генерато- 65 ром возбуждения и предусилителем каждого канала, каждая полоса антенной решетки выполнена в виде последовательности электродов в форме дуги, вогнутая сторона которой направлена к рабочей поверхности полос решетки, а радиус кривизны определяют по соотношению. а;„= Е,„+г; Ч„ ч„,, где 6„„- удаление < -го электрода от рабочей поверхности ц -й полосы; фоКусное расстояние 1 -го электрода;

hatt,èЧ, - скорость ультразвука в поло се и ра бочей . среде .

На чертеже представлена структурная схема ультразвукового сканирующего устройства.

Ультразвуковое сканирукщее устройство содержит решетку электроакустических преобразователей в виде пьезокерамических полос 1, на поверхность которых нанесены электроды 2 — 4 в форме дуги и сплошные электроды 5, причем электрод 2 на и -й полосе нанесен на расстоянии 4> от рабочей поверхности полосы, а остальные сдвинуты на величину rt.b 8„, многоканальную схему излучения-приема, включающую в каждом канале генератор б возбуждения, предусилитель 7 и схему 8 распределения-сбора ультразвуковых сигналов, вход которой соединен с выходом генератора 6 возбуждения, а выход — с предусилителем 7.

Устройство работает следукщим образом.

В режиме излучения в каждом канале устройства генерируется импульс . возбуждения преобразователя решетки, который с выхода генератора б возбуждения поступает на схему 8 распределения-сбора ультразвуковых сигналов, формирукщую импульсы, задержанные относительно друг друга на вРемЯ 47,= 68 Уя . импУльсы с выхода схемы 8 подаются на соответствукщие электроды 2-4 каждой полосы, причем первый по времени импульс поступает на электрод 4, последукщие — на электрода.З и 2, смещенные.соответственно на Ь 0, 2 ь 3 и т.д. отноМгительно электрода 4 в сторону рабочей поверхности пьезоизлучателя.

Участки элементов решетки под электродами образуют пьезоизлучатели.

Импульсы возбуждаемых ими упругих колебаний распространяются по акустическим волноводам, образуемым пассивной частью полос, и синфазно в них суммируются,. после чего излучаются в рабочую среду. Из-за дугообразной формы электродов 2-4 происходит фокусировка ультразвукового луча в плоскости полосы,.что при106 57б7

Составитель K.Ëåîíàâ

Редактор Н.Безродная Техред A. Вабинец Корректор, М.демчик

Заказ 11034/45 Уираж 828 . Подписное

BRHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðñù, ул.Проектная, 4 водит к повышению разрешакщей способности ультразвукового контроля.

Причем при варьировании числа электродов с различной кривизной дуги для каждого электрода можно создать длиннофокусный луч» достаточно узкий на всем протяжении зоны. ультразвукового контроля. Многоканальная схема излучения-приема при помощи электрически управляемых линий задержки (не показаны) создает линейное временное распределение возбуждаемого импульса по апертуре (каналам) решетки, чем обеспечивается поочередное возбуждение преобразователей решетки и, как следствие, управление ее лучом.

В режиме приема падакв1ие на апер туру решетки ультразвуковые волны в каждом элементе возбуждают импульсы, фаза которых зависит от угла падения волны. Эти импульсы распро» страняются по акустическим волноводам, и при прохождении участков с электродами 2 — 4 на них возникают электрические сигналы. Последние с каждого электрода поступают на схе-, му 8, где сигналы с дугообразногф электрода 2 задерживаются на время

2 At, с дугообразного электрода 3 .на At . и синфаэно суммируются.

С выхода схемы 8 на предусилитель 7, поступает один суммарный сигнал.

Далее сигналы во всех каналах схе» мы излучения-приема фаэируются пе а", менщ ми линиями задержки .(не показаны) и суммируются. Путем элект5 рического управления временем задержки сигналов в каналах устройства достигается сканирование направ, ления максимальной чувствительностй устройства. В режиме приема дугооб«.

10 разные электроды 2 — 4, нанесенные на пьеэокерамические полосы, действуют как собирательные вогнутые лин. эы, в результате чего достигается сужение диаграммы чувствительности

15 преобразователей в плоскости полос. и тем самьм повышение разрешаю@ей способности ультразвукового контроля.

Изобретение позволяет создать узкий ультразвуковой луч но всей области ультразвукового контроля, что повышает раэрешакв ую способность контроля вне фокальной области контролируемого объекта в два и более раз (в зависимости от расстояния до фокальной области), кроме того, устройство.обладает повышенной чувствительностью,-поскольку в:нем используется многоэлементное преобразование с суммированием энергии при излучении и приеме сигналов.