Устройство ультразвуковой томографии

Использование: для ультразвуковой томографии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство ультразвуковой томографии содержит персональный компьютер, соединенный с микроконтроллером, к которому последовательно подключены многоканальный генератор, антенная решетка, многоканальный усилитель, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, при этом устройство дополнительно содержит многоканальный блок вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала, подключенный к выходу многоканального усилителя и к входу многоканального генератора, управляемого напряжением, который связан с тактовым входом многоканального аналого-цифрового преобразователя. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения объема передаваемых данных без потери информации и за счет этого обеспечение возможности проведения контроля в реальном масштабе времени. 1 ил.

 

Изобретение относится к области анализа с помощью ультразвуковых волн материалов или изделий из металлов, керамики, пластмасс и может быть использовано в промышленности для контроля дефектов внутри деталей, для дефектоскопии различных материалов, а также в медицине для диагностики внутренних органов.

Известно устройство ультразвуковой томографии [RU 2532597 С1, МПК G01N 29/04 (2006.01), опубл. 10.11.2014], выбранное в качестве прототипа, содержащее персональный компьютер, соединенный с микроконтроллером, который связан с блоком управления, подключенным к первому оперативному запоминающему устройству. Блок индикации соединен с микроконтроллером. Последовательно соединены многоканальный генератор, антенная решетка, многоканальный усилитель, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, первое оперативное запоминающее устройство, блок умножения, второе оперативное запоминающее устройство и микроконтроллер, который связан с многоканальным генератором и многоканальным усилителем.

Недостатком этого устройства является невозможность проведения контроля в реальном масштабе времени вследствие реализации алгоритма реконструкции изображения на персональном компьютере, что требует передачи большого массива сохраненных реализаций ультразвуковых колебаний от оперативного запоминающего устройства через микроконтроллер в персональный компьютер.

Техническая проблема, решаемая при использовании предложенного изобретения, заключается в уменьшении объема передаваемых данных без потери информации и за счет этого проведение контроля в реальном масштабе времени.

Устройство ультразвуковой томографии, также как в прототипе, содержит персональный компьютер, соединенный с микроконтроллером, к которому последовательно подключены многоканальный генератор, антенная решетка, многоканальный усилитель, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство.

Согласно изобретению устройство дополнительно содержит многоканальный блок вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала, подключенный к выходу многоканального усилителя и к входу многоканального генератора управляемого напряжением, который связан с тактовым входом многоканального аналого-цифрового преобразователя.

Предложенное использование многоканального блока вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала и многоканального генератора управляемого напряжением позволяет произвести оптимальную выборку ультразвукового сигнала и тем самым уменьшить объем передаваемых данных без потери информации и за счет этого вести контроль в реальном масштабе времени.

На фиг. 1 представлена схема устройства ультразвуковой томографии.

Устройство ультразвуковой томографии содержит микроконтроллер 1, к которому последовательно подключены многоканальный генератор 2, антенная решетка 3, многоканальный усилитель 4, многоканальный аналого-цифровой преобразователь 5, оперативное запоминающее устройство 6 (ОЗУ), которое соединено с микроконтроллером 1, который подключен к персональному компьютеру 7. Многоканальный блок вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала 8 (БВС), связан с выходом многоканального усилителя 4 и входом многоканального генератора управляемого напряжением 9 (ГУН), выход которого подключен к тактовому входу многоканального аналого-цифрового преобразователя 5.

Микроконтроллер 1 может быть выбран любым, например, ATMEGA64 фирмы ATMEL. Многоканальный генератор 2 может быть выполнен на микросхемах, имеющих импульсный ток коллектора не менее 2А и выходное напряжение 90В, например, STHV748. Антенная решетка 3 является набором 16 или более пьезопреобразователей, располагаемых линейно или матрично, например, OLYMPUS 2L16-A1. Многоканальный усилитель 4 с многоканальным аналого-цифровым преобразователем 5 выполнен по типовой схеме, например, на микросхемах AD9272. Многоканальный блок вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала 8 (БВС) может быть выполнен на типовых операционных усилителях, работающих в режиме дифференцирования входного сигнала. Многоканальный генератор управляемый напряжением 9 (ГУН) может быть выполнен на микросхемах NE555. Оперативное запоминающее устройство 6 (ОЗУ), объемом не менее 64 Кб, выполнено на микросхемах IDT72V293. Персональный компьютер 7 может быть любым, например, Acer "Revo RL70".

При томографии контролируемого изделия, например, фасонной отливки, на ее поверхности размещают антенную решетку 3, содержащую, например, 16 пьезопреобразователей, расположенных линейно. После выдачи разрешения микроконтроллера 1 на работу многоканального генератора 2, многоканальный генератор 2 поочередно формирует импульсы возбуждения для каждого пьезопреобразователя антенной решетки 3. Пьезопреобразователи антенной решетки 3 поочередно излучают ультразвуковые волны в контролируемое изделие, а прием ультразвуковых волн и их преобразование в электрические сигналы осуществляют одновременно всеми преобразователями антенной решетки 3, причем поочередное излучение осуществляется циклически. Полученные электрические сигналы усиливают многоканальным усилителем 4, преобразуют в цифровые коды в многоканальном аналого-цифровом преобразователе 5 и сохраняют в оперативном запоминающем устройстве 6 (ОЗУ). Тактовую частоту преобразования входных данных многоканального аналого-цифрового преобразователя 5 определяют многоканальным генератором управляемым напряжением 9, входная информация для которого поступает с выхода многоканального усилителя 4 через многоканальный блок вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала 8 (БВС). Данные из оперативного запоминающего устройства 6 (ОЗУ) через микроконтроллер 1 передают в персональный компьютер 7. Реконструкцию внутренней структуры контролируемого изделия и его визуализацию осуществляют в персональном компьютере 7 путем когерентной обработки полученных данных, которая заключается в следующем: разбивают зону контроля на локальные области, которые рассматривают в качестве локального сосредоточенного отражающего элемента (50000 при следующих размерах зоны контроля: длина - 10 мм, глубина - 50 мм, размер локальной области 0,1 мм), и сохраненные цифровые коды сдвигают назад во времени на величину, равную времени распространения отраженной волны от рассматриваемой локальной области зоны контроля до соответствующего пьезопреобразователя антенной решетки 3. Затем перемножают сдвинутые во времени цифровые коды соответственно для каждой из локальных областей, сохраняют полученные произведения цифровых кодов и используют их для реконструкции изображения и его визуализации.

В устройстве-прототипе от антенной решетки получили 256 А-сканов, объем каждого А-скана составил 4 Кб. Суммарный объем передаваемых данных составил 256×4 Кб=1 Мб, при частоте преобразования электрических сигналов в цифровые коды 40 МГц и скорости распространения ультразвука в стали 6000 м/с.В предлагаемом устройстве объем каждого А-скана составляет 1,2 Кб, а общий объем передаваемых данных составляет 256×1,2 Кб=367,2 Кб.

Сравнение результатов ультразвуковой томографии зоны контроля фасонной отливки, полученных с использованием устройства-прототипа и предлагаемого устройства показывают, что при использовании предложенного устройства ультразвуковой томографии объем данных уменьшился в 3 раза.

Устройство ультразвуковой томографии, содержащее персональный компьютер, соединенный с микроконтроллером, к которому последовательно подключены многоканальный генератор, антенная решетка, многоканальный усилитель, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, отличающееся тем, что дополнительно содержит многоканальный блок вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала, подключенный к выходу многоканального усилителя и к входу многоканального генератора, управляемого напряжением, который связан с тактовым входом многоканального аналого-цифрового преобразователя.



 

Похожие патенты:

Использование: для ультразвуковой томографии. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют размещение пьезопреобразователей антенной решетки на объекте контроля, циклическое ультразвуковое облучение объекта контроля поочередно каждым пьезопреобразователем антенной решетки и одновременный прием ультразвуковых волн и их преобразование в электрические сигналы всеми преобразователями антенной решетки, усиление и преобразование в цифровые коды полученных электрических сигналов, их сохранение, когерентную обработку сохраненных цифровых кодов, при которой разбивают объект контроля на локальные области, которые рассматривают в качестве локального сосредоточенного отражающего элемента, сохраненные цифровые коды сдвигают назад во времени на величину, равную времени распространения отраженной волны от рассматриваемой локальной области до соответствующего пьезопреобразователя антенной решетки, затем перемножают сдвинутые во времени цифровые коды соответственно для каждой из локальных областей, сохраняют полученные произведения цифровых кодов и используют их для реконструкции изображения и его визуализации, при этом после преобразования ультразвуковых волн в электрические сигналы всеми преобразователями антенной решетки и их усиления определяют скорость изменения каждого электрического сигнала, которую используют для вычисления периода преобразования полученных электрических сигналов в цифровые коды.

Использование: для выявления и оценки параметров дефектов типа нарушения сплошности и неоднородности металла прутков. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют прозвучивание контролируемого прутка стержневой волной, измерение времени распространения стержневой волны от преобразователя до дефекта и обратно, пересчет измеренного времени в координату дефекта по длине прутка с учетом скорости распространения стержневой волны, определение коэффициента отражения стержневой волны от дефекта, определение дефектности прутка по результатам сравнения коэффициента отражения от дефекта с уровнем браковки, при этом также осуществляют дополнительное прозвучивание стандартного образца прутка стержневой и крутильной волнами, определение коэффициентов отражения стержневой и крутильной волн от искусственного отражателя в стандартном образце прутка, измерение координаты искусственного отражателя в поперечном сечении стандартного образца прутка, прозвучивание контролируемого прутка крутильной волной, определение коэффициента отражения крутильной волны от дефекта в контролируемом прутке, определение коэффициентов затухания стержневой и крутильной волн в контролируемом прутке, определение координаты дефекта в поперечном сечении прутка.

Группа изобретений относится к области измерительной техники и может быть использована для оценки надежности и качества изделий из материалов, имеющих большой разброс характеристик.

Использование: для обнаружения несанкционированных воздействий на трубопровод. Сущность изобретения заключается в том, что возбуждают трубопровод зондирующими периодическими виброимпульсами, формируют образцовые уровни сигналов, имитирующих несанкционированные воздействия, и принимают решение по результатам сравнения накопленных сигналов, принимаемых от равноудаленных точек по разные стороны от места зондирования трубопровода, при этом разностный сигнал получают путем сравнения предварительно преобразованных в спектры частот сигналов от равноудаленных точек, упомянутые эталонные уровни формируют в виде доверительных интервалов в предварительно выделенных частотных диапазонах рабочего спектра с привязкой к определенному виду несанкционированного воздействия, и решение по обнаружению последнего и о его виде принимают по попаданию спектра разностного накопленного сигнала в соответствующий доверительный интервал.

Изобретение относится к испытательной технике и может быть использовано при проведении комплексной оценки состояния изоляционного покрытия обмоток электродвигателей локомотивов.

Использование: для визуализации внутреннего строения объектов с помощью ультразвуковых волн. Сущность изобретения заключается в том, что устройство ультразвуковой томографии содержит антенную решетку с n пьезопреобразователями, каждый из которых соединен с выходом соответствующего генератора импульсов и входом соответствующего усилителя, n аналого-цифровых преобразователей соединены с соответствующими входами блока памяти реализации, количество выходов которого N определено формулой N=n⋅(n+1)/2, а выходы блока памяти реализации соединены с соответствующими входами вычислительного блока, связанного с индикатором через блок памяти изображений.

Использование: для непрерывного дистанционного контроля деформаций в трубопроводе. Сущность изобретения заключается в том, что способ и система предусматривают использование направляемых волн для дистанционного контроля напряжений в трубопроводе, а также в протяженных секциях, имеющих длину, равную сотням метров, с использованием относительно малого количества датчиков, установленных на наружной поверхности трубопровода.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проведении испытаний адгезионной прочности изоляционного покрытия обмоток электродвигателей локомотивов.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при проведении механических испытаний изоляции обмоток электродвигателей локомотивов. Сущность: осуществляют приложение силового воздействия к исследуемому образцу изоляционного покрытия.

Использование: для неразрушающего контроля поврежденности металлов. Сущность изобретения заключается в том, что определяют временные задержки распространения упругой волны, при этом определение временных задержек производят для одного типа объемной упругой волны при разных температурах и определяют поврежденность материала, используя заданную математическую формулу.

Изобретение относится к области неразрушающего контроля при реализации магнитных и ультразвуковых бесконтактных методов дефектоскопии для обнаружения дефектов и определения геометрических размеров изделий на значительных скоростях сканирования. Сущность: магнитная система сканера-дефектоскопа выполнена в виде электромагнита с сердечником и намотанной на нем катушкой. Колеса, на которых перемещается электромагнит, служат его полюсами. Магнитная система является носителем измерительных датчиков. Сердечник электромагнита выполнен в виде стянутых идентичных фигурных полурам из магнитомягкого материала с образованием вилки на концах, где установлены колеса. На межколесной части стянутых полурам расположена катушка электромагнита. Технический результат: повышение надежности и достоверности контроля изделий на разных скоростях сканирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Использование: для ультразвуковой томографии. Сущность изобретения заключается в том, что устройство ультразвуковой томографии содержит персональный компьютер, соединенный с микроконтроллером, к которому последовательно подключены многоканальный генератор, антенная решетка, многоканальный усилитель, многоканальный аналого-цифровой преобразователь, оперативное запоминающее устройство, при этом устройство дополнительно содержит многоканальный блок вычисления скорости изменения каждого ультразвукового сигнала, подключенный к выходу многоканального усилителя и к входу многоканального генератора, управляемого напряжением, который связан с тактовым входом многоканального аналого-цифрового преобразователя. Технический результат: обеспечение возможности уменьшения объема передаваемых данных без потери информации и за счет этого обеспечение возможности проведения контроля в реальном масштабе времени. 1 ил.

Наверх