Способ цветовой акустической интроскопии

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

0 А1 (19) (И) (51) 4 С 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Ю" "

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 ))1л1 (21 ) 3965692/25-28 (22) 14.10.85 (46) 07.03.87. Бюл, N 9 (7!) Московский авиационный институт им, Серго Орджоникидзе (72) Е.Н. Воронин (53) 620,179,16(088.8) (57) .Изобретение относится к акустической технике, в частности к ультразвуковой инстроскопии внутренней структуры акустически прозрачных сред, Цель изобретения — расширение функциональных возможностей способа.

Сущность способа заключается в определении пространственного распределения показателя преломления исследуемой среды на трех различных частотах ультразвуковой волны, в результате чего определяют все акустофизические параметры среды путем цветовой визуализации пространственного распределения всех их значений. 1 ил, 1 табл. (56) Воронин Е.Н. Принцип контрастного вещества в радио- и акустической голографии, Письма в ЖТФ, Т.ll вып,20, 1985, (54) СПОСОБ ЦВЕТОВОЙ АКУСТИЧЕСКОЙ

ИНТРОСКОПИИ! 129

Изобретение относится к акустической технике, в частности к ультразвуковой интроскопии внутренней структуры акустически прозрачных сред, Цель изобретения — расширение функциональных воэможностей способа за счет определения пространственного распределения всех акустофизических параметров исследуемой среды.

На чертеже изображена функциональная схема акустического интроскопа для реализации предлагаемого способа, Устройство для реализации способа содержит первый КО-процессор (КОП) на Не-Ne-лазере 1 (3, = 0,63 мкм) с коллиматором 2, установленным перед первым пространственно-временным модулятором 3 света (ПВМС) каналы которого подключены к соответствующим приемоусилительным элементам 4, размещенным в виде эквидистантной линейной решетки, Сзади ПВМС 3 последовательно установлены в сопряженных оптических плоскостях собирающая линза

5, комплексный транспарант 6 и астигматическая система 7. Перпендикулярно оптической оси первого КОП установлен второй КОП на Не — Cd — лазере 8 (Эд= 0,44 мкм) с вторым коллиматором

9, установленным перед вторым ПВМС

10, каналы которого подключены к соответствующим приемоусилительным элементам 4. Сзади ПВМС 10 последователь но установлены в сопряженных оптических плоскостях собирающая линза 11, комплексный транспарант 12 и астигматическая система !3. На пересечении оптических осей первого и второго КОП под углом 45 к ним установлено дихроическое зеркало 14, прозрачное для световой волны !1, (q ) и полностью отражающее волну (1,) . Координатные системы первого и второго КОП совмещены в общей выходной плоскости х, у. Снизу линейной решетки 4 показан пример исследуемого объекта 15 с неоднородностью 16, Акустический интроскоп для реализации предлагаемого способа работает следующим образом, Акустические волны, проникающие в исследуемый объект 15 с неоднородностью 16, ослабляются и рассеиваются. Принятые приемоусилительными элементами 4 линейной решетки акустические сигналы управляют прозрачностью соответствующих каналов первого и

5330 2 второго ПВМС 3 и 10, установленных на пути коллимированного красного и синего света лазеров 1 и 8 соответ— ственно ° В результате просвечивания

ПВМС 3, и !О an входных плоскостях первого и второго КОП формируются оптические модели принимаемого звукового поля. В результате преобразования красного и синего светового по-!

О токов с помощью оптических элементов первого и второго КОП в их общей выходной плоскости отображается распределение эквивалентных источников, причем вдоль координаты х воспроизводится координата Х, а вдоль у— координата Y всех точек исследуемого объекта 15, В силу того, что транспарант 6 рассчитан по функциям Грина приемоусилительных зондов B среде с минимально возможным показателем преломления, геометрические места точек красного образа этого объекта, соответствующие этому показателю, затемнены, Аналогичное явление имеет место и в синем образе в точках, соответствующих максимальному значению показателя преломления. Благодаря смешению красного и синего образов на общем выходе х, у осуществляется цветовое кодирование распределения полости внутри исследуемого объекта, при котором промежуточные значения показателя преломления раскрашиваются в промежуточные цвета (от красно35 го через пурпурный к синему) ° Выбор сторон цветового треугольника (красный-синий-зеленый) может быть любым и определяется наличием того или иного лазера, Если частота звуковых волн фиксирована, то радиоинтроскоп позволяет осушествлять цветовую визуализацию внутренней структуры исследуемой среды в виде пространственного распре45 деления ее показателя преломления в заданном сечении„ равного и (Х, Y,р) =63+p(X,7) /jg (Х, Y,ñä)+2t!(Õ, Yý,ю))

50 где б — объемная плотность упругой среды; и !!! — постоянные Ламе среды.

Показатель преломления и является функцией четырех аргументов: п =

= п (р, ф, р „M ) . Если осуществить восстановление последовательно на трех частотах, то восстанавливаются три различных показателя преломления„

j Г Г

Газ

Пурпурный

Красный

Синий

Пурпур- Синий ный

Коралловый

Красный Пурпурный

Коралловый

3, 12953 которые раскрашиваются в различные цветовые оттенки, например и, 4!

= п(р Л, /4,

= и(о, ф, fLl, Я ) — пурпурный; и

n(p ю Я е /И я ) синий

Соотношение значений п,, n, n и соответствующих им цветовых оттенков однозначно связано с соотношением параметров о, A p и, следовательно, однозначно характеризует исследу- 10 емую среду, Соотношения цветов на разных частотах и соответствующие им вещества приведены в таблице<

Частота Вода Нефть

По таблице можно определить не только пространственное распределе- лО ние всех акустофизических параметров исследуемой среды, но и соответствующие им вещества,.

Таким образом, предлагаемый спо- 35 соб акустической инстроскопии позволяет устранить неоднозначность вос" становления внутренней структуры ис30 4 следуемой среды при цветовой визуализации пространственного распределе" ния значений всех ее акустофизических параметров ° формула изобретения

Способ цветовой акустической ин" троскопии, заключающийся в том, что в исследуемой среде возбуждают ультразвуковые волны фиксированной частоты, осуществляют многопозиционный ко" герентный прием ультразвуковых волн, рассеянных и ослабленных неоднородной исследуемой средой, и осуществляют согласованную когерентно-оптическую обработку принятых сигналов с помощью двух монохроматических световых пучков различного цвета, в результате которой получают цветовую визуализацию внутренней исследуемой структуры в виде пространственного распределения показателя преломления среды, отличающийся тем, что, с целью расширения информативности способа, осуществляют цветовые визуализации внутренней исследуемой структуры на двух других частотах ультразвуковых волн, анализируют со" отношение пространственных распределений показателей преломления исследуемой структуры для каждой из трех частот а по соотношению визуализируемых цветовых оттенков, характерных для каждого из трех показателей преломления, определяют три акустофизических параметра исследуемой неоднородной среды.

< «тавитель О, Несова

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор С. Шекмар

Редактор О, Бугир

Заказ, 613/52 Тираж 777 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

11роизяодственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная, 4