Способ светового зондирования осесимметричного ультразвукового поля

 

Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для исследования ультразвукового поля пьезопреобразователя. Цель изобретения - повышение точности и производительности зондирования осесимметричного ультразвуково о поля за счет прямого дискретного измерения интенсивности дифрагированного на ультразвуковой волне светового потока. Сушность способа заключается в создании осесимметричного ультразвукового поля, сканировании его лучом лазера с определенным шагом, регистрации в каждой точке интенсивности дифрагированного на ультразвуковой волне светового потока до момента его исчезновения, определении интенсивности ультразвукового поля в каждой i-i точке по формуле (Ui - |Jwj Si /Su jBt - интенсивность ультразвукового поля в измеряемой точке; Ц - интенсивность дифрагированного светового потока в измеряемой точке; Ijsj - интенсивность ультразвукового поля в предыдущих по ходу светового луча точках; Sij, Sti - площади взаимодействия ультразвукового поля со сканирующим лучом лазера. 4 ил. € сл ОО N3 О оо 1чЭ (Pits.г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) 4 G OI N 29 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фл

1 в.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3952055/25-28 (22) 03.06.85 (46) 30.06.87. Бюл. № 24 (71) МВТУ им. Н. Э. Баумана (72) Н. П. Алешин, С. А. Волков и С. В. Мартыненко (53) 620.179.16 (088.8) (56) Телешевский В. И., Азаров Н. Т. Оптическое исследование полей ультразвуковых излучателей методом дифракции света.

Дефектоскопия, 1974, № 1, с. 49 — 60. (54) СПОСОБ СВЕТОВОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ОСЕСИММЕТРИЧНОГО УЛЬТРАЗВУКОВОГО ПОЛЯ (57) Изобретение относится к области контрольно-измерительной техники и может быть использовано для исследования ультразвукоaorо поля пьезопреобразователя. Цель изобретения — повышение точности и производительности зондирования осесимметричного

„„SU„„1320732 А 1 ультразвукового поля за счет прямого дискретного измерения интенсивности дифрагированного на ультразвуковой волне светового потока. Сущность способа заключается в создании осесимметричного ультразвукового поля, сканировании его лучом лазера с определенным шагом, регистрации в каждой точке интенсивности дифрагированного на ультразвуковой волне светового потока до момента его исчезновения, определении интенсивности ультразвукового поля в каждой

И точке по формуле 1», = (1„— (I»> . Sg /S« где Iù, — интенсивность ультразвукового поля в измеряемой точке; 1„— интенсивность дифрагированного светового потока в измеряемой точке; I»I — интенсивность ультразвукового поля в предыдущих по ходу светового луча точках; S I, S,i — площади взаимодействия ультразвукового поля со сканирующим лучом лазера. 4 ил.

1320732

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для исследования ультразвукового поля пьезопреобразователя.

Цель изобретения — повышение точности и производительности зондирования осесимметричного ультразвукового поля за счет прямого дискретного измерения интенсивности дифрагированного «а ультразвуковой волне светового потока.

На фиг. 1 приведена функциональная схем а устройства, реализующего способ; на фиг. 2 — диаграмма зондируемого ультразвукового пол я; на фи г. 3, 4 — графики зависимостей I = 1(х/p) .

Способ реализован устройством, которое содержит лазер 1, оптическую кювету 2 с размещенными в ней ультразвуковым преобразователем 3 и оптически прозрачной жидкостью 4 и блок 5 для измерения интенсивности дифрагированного света.

Способ осуществляется следующим образом.

С помощью пьезопреобразователя 3, расположенного в оптически прозрачной жидкости 4 кюветы 2, формируют исследуемое ультразвуковое поле. Лазером 1 излучают луч света, который, проходя через точку измерения исследуемого ультразвукового поля, диф рагирует.

Дискретно перемещают световой зонд с установленным шагом в плоскост!1, перпендикулярной акустической оси. Перемещение производят до тех (Iop, пока блок 5 зафиксирует дифрагированный на звуке свет. Шаг устанавливают в соответствии с требуемой точностью и выбирают равным эффективному диаметру светового луча (0,15 мм).

При появлении дифрагированного на звуке света продолжают дискретное перемещение, в каждой точке регистрируя блоком 5 интенсивность этого света до момента его исчезновения. Зная шаг дискретного перемещения (0,15 мм), определяют координаты точек появления и исчезновения дифрагированного на звуке света и по этим координатам определяют радиус ультразвукового поля.

Поскольку исследовалось осесимметрично ультразвуковое поле, например поле диска, параметры которого распределены по концентрическим окружностям, то, определив максимальный радиус ультразвукового поля и принимая ширину окружности, рави,й шагу зондирования, описали интенсивность дифрагированного на звуке света (1 ) как результат суммарного взаимодействия между световым зондом и параметрами ультразвукового поля по пути этого светового зонда

4! — (13В) Si. ), 1

Интенсивность звука концентрических распределений определяют из формулы (1) по выражению

1зв

1Е!

5!! (хх) 25

Результат второго замера 1, определяют интенсивностью 1 В, в первом (внешнем) кольце и площадью взаимодействия S, ýòîго кольца со световым зондом, а также интенсивностью I, во втором кольце и площадью взаимодействия S второго кольца со световым зондом, т. е.

22. ЗВ! В! + ВВа гг где I определена из выражения (««.), Ь„, $„— из геометрических построений аналогично S>,.

Искомая I», определена из выражения а 1зв1 — 5к

5гг

Аналогично определяют интенсивность звука в последующих кольцах.

Таким образом, интенсивность исследуемого ультразвукового поля в измеряемой

45 точке определяют согласно выражению

L-!

1 — 1 ., 13в1 — 5!.т

4в!. !!! например:

50 1 в! = „— 1

Ы где Т зв — — — — — — и т. д., 1z 1>aiS i

$гв — интенсивность исследуемого ультразвукового поля в изме ряемой точке; интенсивность дифрагирован— ного света, определяемая устройством в измеряемой точке; интенсивность исследуемого ультразвукового поля в точках, определенных ранее;

1В; — ;1зв! 5У

ЗВ1 !

1 т. е. расчетная формула логически вытекает из анализа геометрии акустооптического взаимодействия тонкого светового луча со звуковым полем, параметры которого распределены по концентрическим кольцам (фиг. 2) и получена следующим образом.

Результат первого замера I„определяют интенсивностью звука I, во внешнем кольце и площадью взаимодействия Ь!! это15 ro кольца со световым зондом, т. е.

4! 1зв !!! х+).

Так как ширину кольца можно принять равной ширине оптического зонда, а средний диаметр кольца определяют при зондировании, площадь Я» определяют из геомет20 рических построении. Получив S» из выражения (м ) с учетом результата оптического зондирования I определяют искомую 1 В!

1320732

S>, S" — элементарные площади, полученные геометрическим путем, (фиг. 2); и 8с Ое лспо Бж

Формула изобретения

Способ светового зондирования осесимметричного ультразвукового поля, заключающийся в том, что формируют ультразвуковоле поле, параметры которого распределены по концентрическим кольцам, сканируют ультразвуковое поле лучом лазера в плоскости, перпендикулярной акустической оси, регистрируют дифрагированный на ультразвуковой волне световой поток, измеряют его интенсивность, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности светового зондирования осесимметричного ультразвукового поля, сканирование ультразвукового поля производят с шагом, равным эффективному диаметру светового где 1„; интенсивность ультразвукового поля в измеряемой точке; интенсивность дифрагирован ного светового потока в измеряемой точке;

1 е ь

15 интенсивность ультразвукового поля в предыдущих по ходу светового луча точкаi", площади взаимодействия ультразвукового поля с0 сканирующим лучом лазера. луча, фиксируют координату точки появления дифрагированного светового потока. регистрируют интенсивность дифраt ированного светового потока в каждой точке ска5 нирования ультразвукового поля, фиксируk)l координату точки исчезновения дифрагированного светового потока, а интенсивность ультразвукового поля в каждой точке сканирования определяют согласно выражению

f0

1ас — z., 1зву Лц

7

Зъа

1320732

10 15 (Рог. 4

15 10 5

Составитель О. Несова

Редактор Н. Слободяник Техред И. Верес Корректор А. Ильин

Заказ 2654/48 Тираж 776 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, OK — 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4