Ультразвуковое фокусирующее устройство

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения - обеспечение возможности изменения фокусного расстояния в широких пределах без изменения амплитуды излучаемых сигналов. Фокусирующее устройство содержит набор пьезоэлементов 1, размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, электроды, расположенные на рабочей и тыльной поверхностях пьезоэлементов. Нечетные и четный пьезоэлементы набора выполнены с разными рабочими полосами частот Afi, Af2 и подключены к двум независимым каналам возбуждения соответственно. Акустические волны, излучаемые четными и нечетными пьезоэлементами, складываются на разных расстояниях от данных элементов.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 В 06 В 1/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 0 с Ю

С)

00 (Я ф

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4390284/10 (22) 09.03.88 (46) 28.02.91. Бюл. № 8 (72) В.Г.Прохоров, А.С.Терентьев и Е.Л.Каэмировский (53) 620.179.16 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 836579, кл, В 06 В 1/06, 1977.

Ермолов И.Н, Теория и практика ультразвукового контроля. М.: Машиностроение, 1981, с. 91. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ФОКУСИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения — обеспечеИзобретение относится к ультразвуковой технике, использующей сфокусированные ультразвуковые колебания, и может быть использовано для ультразвуковой очистки, диспергирования, эмульгирования твердых и жидких сред, интенсификации технологических процессов, а также для целей медицинской диагностики и терапии.

Целью изобретения является обеспечение возможности изменения фокусного расстояния в широких пределах без изменения амплитуды излучаемых сигналов.

На чертеже приведена схема устройства.

Ультразвуковое фокусирующее устройство содержит излучатель в виде набора пьезоэлементов 1, размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, и электроды, расположенные на рабочей и тыльной поверхностях пьезоэлементов 1. Нечетные и четные пьезоэлементы набора выполнены,, Ы„„1630854 Al ние возможности изменения фокусного расстояния в широких пределах без изменения амплитуды излучаемых сигналов. Фокусирующее устройство содержит набор пьезоэлементов 1, размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, электроды, расположенные на рабочей и тыльной поверхностях пьезоэлементов. Нечетные и четный пьезоэлементы набора выполнены с разными рабочими полосами частот Л1, A fz u подключены к двум независимым каналам возбуждения соответственно. Акустические волны, излучаемые четными и нечетными пьезоэлементами, складываются нэ разных расстояниях от данных элементов. с разными рабочими полосами частот Лf>, Лfz и подключены к двум независимым каналам возбуждения 2 и 3 соответственно (нэ чертеже нечетные пьезоэлементы заштрихованы). В качестве каналов возбуждения могут быть использованы, например, выводы двухканального широкополосного электронного генератора 4.

Выходными каскадами данного генератора являются два усилителя мощности с полосовыми фильтрами Л f) и Л fz, обеспечивающими работу в двух диапазонах частот и глубин фокусировки.

Другим возможным вариантом двухканального генератора может быть схема с балансным модулятором, на выходе которой можно получить двухполосный или двухчастотный сигналы с подаваемой несущей, Устройство работает следующим образом.1630854

Генератор 4 с общей полосой Л f возбуждает одновременно четные и нечетные пьезоэлементы 1 электрическим напряжением с полосами частот A f< и A fz c центральными частотами f< и fz соответственно. Сходящиеся сферические ультразвуковые волны, иэлученные нечетными пьезоэлементами, синфазно складываются в некоторой области фокусирования Л F> с центральным фокусом F>,ý излученные четными пьезоэлементами-в некоторой области AF2 с центральным фокусом Fz, Размеры областей фокусирования ультразвукового излучателя определяются полосами частот Af> и Afz, как видно из выражения

p„= Y n сХ, где р„— радиусы зон Френеля;

Х вЂ” длина волны, Если желательно получить фокальные области малых размеров, то следует излучать не полосы частот, а две фиксированные частоты fg u fz.

Тогда поперечное разрешение в области фокусов: где F1, F2 — фокусные расстояния при длине

ВОЛНЫ 4, Л2;

Π— размер излучателя

Продольное разрешение или разрешение по глубине:

5

4,v(f) = (— )

Таким образом, одновременно создаются две разнесенные по глубине области высокой концентрации ультразвука. Если полосы Лf) и Afz соприкасаются, то

10 обеспечивается создание одной протяженной области фокусирования, Амплитуда излучаемых сигналов в пределах полос частот Af> и Л fz будет постоянной вне зависимости от требуемых величин фокус15 ного расстояния, так как данные полосы .задаются рабочими полосами частот пьезоэлементов.

Формула изобретения

20 ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее набор пьезоэлементов, размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, электроды, расположенные на рабочей и тыльной поверхностях пьеэоэ25 лементов, канал возбуждения, о т л и ч а ющ е е с я тем, что, с целью обеспечения возможности изменения фокусного расстояния в широких пределах без изменения амплитуды излучаемых сигналов, четные и

30 нечетные пьезоэлементы выполнены с разными рабочими полосами частот и подключены к двум независимым каналам возбуждения.