Устройство для формирования изображения акустического поля

 

ОП ИСАНИЕ 1

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту— (22) ЗаявлЕно 18.02,74 (21) 1994974/10 (23) Приоритет — (32) 25,05.73 (51) М. Кл.

Н 04 R l/44

Государственный комитет

Совета Министров СССР по делам изооретений и QTKpblTHN (31) 363876 (33) США (53) УДК

534.232 (088.8) (43) Опубликовано 05.09.77. Бюллетень №33 (45) Дата опубликования описания 26,07.77 (72) Автор изобретения

Иностранец

Филип Шепард Грин (США) "Стэнфорд Рисерч Институт" (США) (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ ИЗОБРАЖЕНИЯ

АКУСТИЧЕСКОГО ПОЛЯ

Изобретение касается устройств для преобразования поля давления мнимого источника звука (отраженное от исследуемого объекта), распространяющегося в жидкой среде, заполняющей некоторый объем в электрические сигналы, которые обеспечивают воэможность преобразования поля давления мнимого источника в удобный для визуального наблюдения вид путем расположения в линию пьезоэлектрических элементов, находящихся в плотном контакте с тонким, акустически прозрачным окном, расположенным на пути распространения звуковых волн.

Известны устройства для формирования изображения акустического поля, содержащие преобразовательную сборку, состояшую из отдельных пьезоэлектрических воспринимающих элементов, последовательное снятие показаний с которых синхронизировано с индикацией в виде катоднолучевой трубки посредством электрических вентильных схем. Вся отражающая плоскость должна быть заполнена прямоугольной матрицей, содержащей от

40000 до 100000 воспринимающих элементов. Однако размещение и монтаж такого же количества переключателей н усилителей к этим элементам в ограниченном пространстве конструкции не возможны при настоящем уровне техники, Известно также устройство, содержащее линейную сборку отдельных пьезоэлектрических элемент тов, которые заставляют электронным образом сканировать с высокой скоростью, в то время как весь ряд элементов механически перемещают по. перек исследуемой плоскости или после мнимого источника звука перемещают по отношению к не10 подвижному ряду (1), Такие устройства обладают малой чувствителыюстью и в ряде случаев несоответствием между отраженным акустическим полем и его визуальным аналогом.

Цель изобретения — повышение чувствительц ности и достижение большего соответствия между отраженным акустическим полем и его визуальным аналогом. Это достигается тем, что устройство содержит акустически прозрачную перегородку s виде мембраны, натянутой по периметру окна. оо вьптолнеиную прилегающей к преобразователю.

Кроме того, оно снабжено средствами, обеслечн. ваюшнми наличие слоя сцепляющеи жидкости в вице непрерывного потока. !

1а фиг. 1 доказано устройство, продольный разрез; на фиг. 2 -- объемный вид головки преобра572234 зовательной сборки; на фиг. 3 — продольный разрез участка, находящегося в непосредственной близости от преобразовательной сборки.

Корпус 1 с элементами устройства принимает и фокусирует волновое поле от облучаемого ультразвуком предмета и преобразует улътраэвуковм поле давление в электрические сигналы или импульсы, которые преобразуются в визуальное изображение облучаемого предмета.

Система линз формирует ультразвуковое воъ новое поле 2, которое передают через жидкую сре. ду, заполняющую отсек 3 (справа на фигуре), к укрепленному непроницаемому для жидкости окну 4, прозрачному для ультразвуковых волн, Сфокусированное поле 2 распространяется по направлению к окну 4 в жидкой среде, заполняющей отсек 3. Окно 4 может быть выполнено из любого подходящего материала, например иэ полиэфирной пленки, которая жестко (с натяжением) закреплена внутри корпуса 1, чтобы отделить отсек 3 (справа) от отсека 5 для размещения преобразователя, который не содержит жидкости.

Для преобразования ультразвукового поля 2, падающего на окно4, устройство снабжено преобразовательной головкой 6, расположенной в отсеке 5 для размещения преобразователя непосредственно за окном 4, Элементы, преобразующие волновое поле в электрическую энергию, содержат линейную сборку 7 пьезоэлектрических элементов, которые укреплены на переднем конце преобразо. вательной головки 6 и налротив прозрачного окна 4, плотно прилегая к окну. Это обеспечивает взаимодействие между ультразвуковым полем и пьезоэлектрическими элементами.

Линейная сборка 7 захватывает одну линию поперек одного иэ размеров исследуемого ультразвукового волнового поля. Линейные сборки могут иметь и другую форму, например форму дуги, чтобы более точно соответствовать форме падаюгцих ультразвуковых волн, а также использовать систему линз непосредственно между пьезоэлектрическими преобразовательными элементами и распространяющимся полем. Эту систему линз располагают в плотном контакте с окном 4.

Для улучшения взаимодействия между сборкой 7 и ультразвуковым волновым полем, воздействующим на окно 4, наносят пленку 8 иэ сцепляющего материала, например масла или геля, на поверхность окна 4, прилегавшую к линейной сборке 7.

Чтобы преобразовать полностью все воздействующее на окно отраженное ультразвуковре поле, однолинейной сборке 7 придается возвратно— поступательное движение (сверх> вниз на фиг. 1 и

3) с тем, чтобы сборка 7 могла сканировать ультразвуковое поле и, следовательно, получать данные о всем поле целиком.

Преобразовательная головка 6 монтируется на одном ко>ще стержня 9, другой конец которого для вращения смонтирован на оси 10, закрепленной относительно корпуса 1 камеры. На этой же оси смонтирован противовес 11, закрепленный на стержне 12. Противовес 11 и системы стержней при

1р помощи приводимого движением мотора диска 13. расположенного между головкой 6 и осью 10, со-. общают головке возвратно — поступательное движение поперек ультразвукового волнового поля. Для передачи движения от диска 13 преобразовательной головке 6 устройство снабжено приводным звеном 14 в виде полосы, один конец которого связан с серединой стержня 9, а другой конец эксцентрично соединен с приводным диском 13. Без противовеса 11 это приспособление будет иметь значительно ный разбаланс и, как следствие, возникновение напряжений в системе привода. Поэтому эвено15, подобное звену 14, соединено с центром стержня 12 для размещения противовеса и эксцентрично с приводным диском 13, чтобы сбалансировать пре25 образовательную головку.

Точки соединения звеньев 14 и 1 5, приводящих в движение преобразовательную головку 6 и противовес 11, расположены на приводном диске 13 диаметрально противоположно и на одинаковом

ЗО расстоянии от центра диска.

Формула изобретения чч 1. Устройство для формирования изображения акустического поля, содержащее линейную преобразовательную сборку, выполненную с обеспечением механического перемещения, и жидкую среду, о т л и ч а ю ш е е с я тем, что, с целью повышения .щ чувствительности и достижения большего соответствия между отраженным акустическим полем и его ви зуальныманалогом, устройство содержитакустически прозрачную перегородку в виде мембраны, натянутой по периметру окна, выполненную приле45 гаюшей к преобразователю.

2. Устройство по п. l, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что оно снабжено средствами, обеспечивающими наличие слоя сцепляющей жидкости в виде непрерывного потока.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Грин и др. Отражение звука в мутной воде.

Труды Американского акустического общества, Т44, Р 6, декабрь, 1968„стр. 1719 — 1730, 57 2234

Уиг

Составитель Н. фомичев

Техред 3. Фанта

Корректор H. Бугакова

Редактор О. Филиппова

Заказ 2251/59

Филиал ППЛ" Патент ", г. Ужгород,.ул. Проектная,4

Тираж 815 Полонское

ЦНИИЛИ Государственного комитета Совета Министров СССР по лелям изобретений н открытий

I I 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5