Ультразвуковое сканирующее устройство

Ультразвуковое сканирующее устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

УЛЬТРАЗВУКРВОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТЮ, содержащее многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в каждом канале генератор возбуждения, предусилитель и блок распределения-сбора ультразвуковых сигналов, вход которого соединен .с выходом генератора возбуждения, а выход - с предуснлителем , и антенную решетку из 2п+1 электроакустических преобразователей, каждый элемент которых выполнен в виде пьезокерамических полос разной длины со сплошным электродом на одной стороне, а на другую сторону нанесено t электродов в виде полос, радиус кривизны (;„ которых определяется по Соотношению ср R,n где fj - удаление i -го электрода от поверхности п-полосы, FT - фокусное расстояние -i-roэлектрода , УррИ Vcp- скорости ультразвука в пьезокерамической полосе и рат бочей среде, соответственно, 1 электродов соединены соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы излученияприема ультразвуковых сигналов, о тличающееся тем, что, с целью повышения продольной разрешающеф способности, i электродов выполнены плосковогнутыми, при этом вогнутая сторона i электродов направлена в сторону излучакнцей поверхности , а средняя ширина . ti электродов удовлетворяет условию - .. . где - рабочая частота пьезоизлуСО 4 чателя, образованного i-м. плосковогнутым электродом и сплошным электродом.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (3 3) 042 А (51)4 G 01 N 29/04. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

h0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3644747/25-28 (22) 22.09.83 (46) 30.07.85. Бюл. Ф 28 (72) Э.Л.Пилецкас и Ю.Г.Шмаков (53) 620.179.16(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 567130, кл. G 01 N 29/04, 1971.

Авторское свидетельство СССР

У 1065767, кл. G 01 N 29/04, 1982 ° (54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ СКАНИРУЮЦЕЕ

УСТРОЙСТВО, содержащее многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в каждом канале генератор возбуждения, предусилитель и блок распределения-сбора ультразвуковых сигналов, вход которого соединен,с выходом генератора возбуждения, а выход — с предусилителем, и антенную решетку из 2n+1 электроакустических преобразователей, каждый элемент которых выполнен в виде пьезокерамических полос разной длины со сплошным электродом на одной стороне, а на другую сторону на- несено i электродов в виде йолос, радиус кривизны R.„ которых определяется по соотношению я;„=e,„F;—

Vcpp

Il где 1;„— удаление i -го электрода от поверхности и -полосы, F„ — фокусное расстояние i --го. электрода, К и М вЂ” скорости ультразвука в пьеЕР зокерамической полосе и ра-. бочей среде, соответственно, электродов соединены соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы излученияприема ультразвуковых сигналов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения продольной разрешающеф способности, i электродов выполнены плосковогнутыми, при этом вогнутая сторона 1 электродов направлена в сторону излучающей поверхности, а средняя ширина . 1(; электродов удовлетворяет условию Ъ;=vn/2Е; где, — рабочая частота пьезоизлучателя, образованного 1-м. плосковогнутым электродом и сплошным электродом.

1170342

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в медицинской технике, контрольно-измерительных устройствах, дефектоскопии, а также других уст- 5 ройствах, в которых ультрязвуково сканирование производится немеханическим путем.

Известно ультразвуковое сканирующее устройство, содержащее много- 1О канальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов и антенную решетку электроакустических преобразователей, выполненных в виде пьезокерамических полос разной длины, одна сторона которых покрыта сплошным электродом и заземлена, а на другую нанесены электроды в виде полос, соединенйые соответственно с генераторами возбуждения и предусилителя- 20 ми каналов схемы излучения-приема.

Недостатком такого устройства является низкая разрешающая способность, обусловленная дифракционным расширением ультразвукового луча в плоскости, перпендикулярной сканированию.

Наиболее близким к изобретению является ультразвуковое сканирующее устройство, содержащее многоканаль- 30 ную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в каждом канале генератор возбуждения, предусилитель и блок распределения сбора ультразвуковых сигналов, вход которого соединен с выходом генератора возбуждения, а выход — с предусилителем, и антенную решетку из

2п+1 электроакустических преобразова телей, каждый элемент которых выпол- 4р нен в виде пьезокерамических полос разной длины со сплошным электродом на одной стороне, а на другую сторону нанесено 1 электродов в виде полос, радиус кривизны которых опре- 45 деляется по соотношению

6 где (;„- удаление i -ro электрода.- от поверхности и-й полосы, 5О ; — фокусное расстояние i-го электрода, и (- скорость ультразвука в рая бочей среде и пьеэокерамической полосе соответствен- 55 но электроды соединены соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы иэлученияприема.

Недостатком данного устройства является низкая продольная разрешающая способность.

Целью изобретения является повышение продольной разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в ультразвуковом сканирующем устройстве, содержащем многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в каждом канале генератор возбуждения, предусилитель и блок распределениясбора ультразвуковых сигналов, вход каждого соединен с выходом генератора возбуждения, а выход — с предусилителем, и антенную решетку из

2п+1 электроакустических преобразователей, каждый элемент которых выполнен в виде пьезокерамических полос разной длины со сплошным электродом на одной стороне, а на другую сторону нанесено i электродов в виде полос, радиус прикизны которых определяется по соотношению

Я. =Е +р, СР

Ч

jь 1 1

Il где ;я — удаление 1 -ro электрода от поверхности il-й полосы, Fi — фокусное расстояние 1-го электрода, и Ч - скорости ультразвука в раср и бочей среде и пьезокерамической полосе соответственно, электроды соединены, соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы возбуждения-приема, i электроды выполнены плосковогнутыми, при этом вогнутая сторона 1 электродов направлена в сторону излучающей поверхности, а средняя ширина h; электродов удовлетворяет условию

S; =Ч„(2f„. где 1. — рабочая частота пьезоизлу1 чателя, образованного 1-м плосковогнутым электродом и сплошным электродом.

На чертеже представлена структурная схема ультразвукового сканирующего устройства.

Ультразвуковое сканирующее устройство содержит антенную решетку иа 2n+1 электроакустических преобразователей в виде пьезокерамических з 117О полос 1, на поверхности которых нанесены плосковогнутын электроды 2-4 и сплошные электроды 5, причем плосковогнутый электрод 2 íà п-й пьезокерамической полосе нанесен на расстоянии „ от ее рабочей поверхности, а остальные — сдвинуты в тыльную сторону на величину 1д 1, многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в !(} каждом канале генератор 6 возбуждения, предусилитель 7 и блок 8 распределения сбора ультразвуковых сигналов; плосковогнутые электроды 2-4 соединены с блоком 8 распределения

-сбора ультразвуковых сигналов, вход которого соединен с выходом генератора 6 возбуждения, а выход — с предусилителем 7, радиус кривизны плос ковогнутых электродов 2-4 установлен исходя из заданных фокусных расстояний Г, ультразвукового луча антенной решеткой, для каждой группы электродов с одинаковыми номерами по формуле о „. ср

1 Ы 1 1V о где i =1, 2, 3,..., К вЂ” номер пьезокерамической полосы 1 в антенной решетке.

Устройство работает следующим об- ЗО разом.

В режиме излучения в каждом канале устройства генерируется импульс возбуждения, который с выхода генератора 6 возбуждения поступает

5 в блок 8 распределения-сбора ультразвуковых сигналов, формирующий импульсы, задержанные относительно друг друга на время д Г =а 1/Чд . Импульсы с выхода блока 8 распределе- 4О ния-сбора ультразвуковых сигналов по даются на соответствующие плосковогнутые электроды 2-4 каждой пьезокерамической полосы 1, причем первый по времени импульс поступает 4> на дальний относительно рабочей поверхности пьезокерамической полосы

1 электрод, т.е. на плосковогнутый .электрод 4, последующие — на электро" ды, смещенные соответственно на 50

342 4

231 и т.д. относительно дальнего электрода в сторону рабочей поверхности пьезокерамической полосы 1, Пьезоизлучатели, образованные плосковогнутыми электродами 2-4 и сплошными электроадми 5, являются широкополостными. Импульсы возбуждаемых ими упругих колебаний распространяются по акустическим волноводам, образуемым пассивной частью пьезокерамических полос 1, синфазно в них суммируются, после чего без значительных искажений излучаются в рабочую среду. В этих условиях продольная разрешающая способность устройства практически зависит только от длительности возбуждающего импульса, которая может быть сделана достаточно малой.

В режиме приема падающие на апертуру решетки ультразвуковые волны в каждом элементе возбуждают импульсы, фаза которых зависит от угла падения волны. Эти импульсы распространяются по акустическим волноводам и при прохождении участков с плосковогну-тыми электродами 2-4 на них возникают электрические сигналы. Последние с каждого электрода поступают в блок 8 распределения-сбора ультразвуковых сигналов, где сигналы с плосковогнутого электрода 2 задержи ваются на время 2d<, а с плосковогнутого электрода 3 — на время д1 и синфазно суммируются. С выхода блока

8 распределения сбора на предусилитель 7 поступает один суммарный сигнал.

Изобретение позволяет достигнуть продольной разрешающей способности (1,5-2)Л, где Л вЂ” длина волны ультразвука в рабочей среде, в то время как в известном устройстве продольная разрешающая способность составляет (5-6) Л, что обеспечивает эффект уменьшения вероятности постановки неправильного диагноза при его использовании в медицинской диагносты ке и отбраковка годных изделий при его использовании в дефектоскопии.

1170342

Riï

Li n

Составитель А.Леонов

Техред M.Кузьма

Корректор А.Тяско

Редактор М.Недолуженко

Заказ 4698/40 Тираж 897

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4