Способ изготовления акустической линзы
Патент 691215
Авторы
Способ изготовления акустической линзы
Иллюстрации
Реферат
(63 ) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено 15 09.77 (21) 2525629/18 10 с присоединеииент заявки М (23) Приоритет
Опубликовано 15.10.79. Бюллетень .% 38
Дата опубликования описания 18.10.79 (5))M. Кл.
В 06 В 3/04
G 01 М 29/04
Гееудврственньй квинтет ссср м делив нзе5рнтфннй н отнрвтнй (5З) УДК 620 å1,9.16(088Я) (72) Авторы изобретения
A. P. Баев, Н. В. Дежкунов, Г. Е. К
Фиеик техиическик ииститут Лн Бе Ь уссисй CCP
*т ф (7I) Заявитель
--.—,,4 и те (54) СПОСОБ ИЗГОЧ ОВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ
Изобретение относится к области акустики, в частности к ультразвуковой дефектоскопии, голографии и медицинской диагностике, Известны способы изготовления акус;тической линзы, включающие заполнение гибкой пленки жидкостью и придание поверхности линзы заданного постоянного радиуса кривизны j 1).
Наиболее близким по технической тО сущности к предложенному является способ изготовления акустической линзы путем растяжения гибкой пленки, заполнения ее жидкостью с отличным от окружающей среды коэффициентом преломления
15 звука и придания линзе постоянного ра» диусв кривизны зв счет изменения. объема
f жидкости в ней. В линзах, изготовленных этим способом, удерживание и формирование поверхности линзы осуществляется оболочкой, выполненной из полимерного, гибкого материала (2 f. е
Однако изготовленные этим способом линзы имеют искажения, вызванные сфери2 ческой аберрацией, а наличие пленки приводит к уменьшению эвукопрозрачности линзы.
Пель изобретения — устранение сферической аберрации и увеличение звукопрозрвчности акустической линзы.
Это достигается тем, что в эвукопреломляюшую жидкость вводят магнитную добавку, эластичную пленку с жидкостью помещают в магнитное ноле, напряженность которого изменяют по величине и направлению до получения требуемого радиуса кривизны, после чего удаляют эластичную пленку.
Нв фиг. 1-4 показана последовательность осуществления предложенного способа.
Предложенный способ осуществляют следующим образом.
В гибкую пленку 1 через отверстие
2 вливают ферромагнитную жидкость 3 (фиг. 1), пленка при этом размещена в соленоиде 4. Затем подносят к нижней части линзы магнит 5 (фиг. 2), в реэуль3 6912 тате чего Возникает градиент давлений, вытесняютций воздушные пузырьки из объема жидкости нв повецхность. После этого магнит 5 удаляют. Пропускают через соленоид электрический ток И формируют возникающим магнитным полем линзу заданной формы (фиг. 3), после чего удаляют гибкую пленку- (фиГ. 4).
В качестве звукопреломляюшего вещества в зависимости от типа линзы (выпуклая или вогнутая) и окружающей ее среды могут быть использованы ферромагнитные жидкости, приготовленные HB воде, керосине, силиконовом и льняном масле и т. д. Так, для придания льняному МВс- 15 лу магнитных сВОЙстВ HB 100 мл льнЯНОго масла берется 18 г магнетита и 5 мл стабилизатора. Коэффициент преломления звука относительно воздуха и воды при этом равен 5, 6 и 1, 3 соответственно.
Размены частиц магнетита составляют
50-100 А, что значительно меньше длины волны в диапазоне частот 0,1-1 мГц.
Жидкость вводят в пленку из перфоля.
Диаметр линзы определяется внутренним
25 диаметром соленоида и равен 4 см. Соленоид охлаждается проточной водой.
Для удаления пузырьков после заполнения пленки в жидкости создают градиент давления до 0,18 атм/см за счет воздей3О ствия магнитногО пОля HB феррОмагнитную жидкость. Важно, чтобы этот градиент давления был направлен преимушественно в одну сторону. В приведенном случае он
35. направлен по оси линзы. В качестве источника сильно-неоднородного поля используется круглый магнит диаметром 3,5 см, создающий градиент напряженности магнитного поля в жидкости 3 10 в. м, 7 который помешаЬТ вплотную к нижней по верхности пленки. Время необходимое для удаления пузырьков выражается формулой
А, где А — константа, опредеЬК) I 45 ляемая эффективным радиусом пу зыря и средней толшиной слоя линзы, И вЂ” вязкость жидкости, I AH I — величина градиента напряженности магнитного поля, 50
1 — намагниченность жидкости. Чем больше градиент напряженности магнитного поля и намагниченность жидкости и чем меньше вязкость жидкости, тем быстрее удаляются пузырьки из жидкости, умень55 шаюшие звукопрозрвчность линзы. „Для напряженности поля I ЬН! = 3 10 а м
Е и толщины линзы 1 см время удаления пузырьков составляет 5-6 мин. После
15 4 дегазации медленно перемешают магнит от линзы и увеличивают Т0К в обмотке соленоида, тем самым изменяя градиент напряженности магнитного поля по величине и направлению. При этом под действием магнитного поля (сил взаимодействия жидкости с полем и силами упругости) линза принимает требуемую форму.
Затем пленку удаляют и окончательно происходит формирование поверхности лннзы, удовлетворяющей соотношению -+ +
z а
1 де а Г . а4п - и+1 n полуоси эллипса, описывающего требуемую форму поверхности линзы, при которой устраняется сферическая аберрация,. В случае когда окружающей средой служит воздух, формируют линзу с постоянным радиусом кривизны, поскольку коэффициент преломления звука на границе масло-воздух равен 5 6 и = 0,98. Для системы мас6 ло-вода И = 1,2 и = 0,57, при этом
3г сушественными являются ошибки, вносимые сферической аберрацией. Фокусное расстояние линзы для воздуха и воды равно 3 см. Для создания требуемой конфигурации напряженности магнитного поля может быть использован многосекционный соленоид, позволяющий регулировать ток в отдельных секциях, что позволяет создать распределение напряженности магнитного поля внутри соленоида вида
H =HB+Hg с где H B = H (p,;г ) и Hg (я ) — вектора напряженности магнитного поля, представляющие его аксиально симметричную и асимметричную составляющие.
Причем Нд (2 ) компенсирует искажения, вызванные силой тяжести линзы и имеет тай -(р„- у„) где а — плотность масла и окружаю° 1 Г щей среды;
g — вектор ускорения свободного падения;
Д- намагниченность жидкости;
g Pq- вектор градиента напряженности асимметричной части магнитного поля.
Составляющие аксиально симметричной части поля имеют Вцд
H =Н
Z г 0 р
6912
5 (Р) ) ))
HF — Hî .1 (Кй ),E(25
Риг.! (х
М2
1 я
ФЬг. 3
Составитель E. Артамонова
Редактор А. Шмелькин Техред 3. Фанта Корректор Н ° Степ
Заказ 6098/6 Тираж 585 . Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5
Филиал ППП Патент», r. Ужгород, ул, Проектная, 4 где К ()
io (y ) — полные элептические интегралы Лежандра;
Й - постоянная, определяемая свойствами ферромагни ной жидкости; 15
Р— радиус линзы, Я вЂ” координата по ее оси.
Форма поверхности двояковыпуклой линзы может контролироваться с помошью индикаторных тонких пластин, которые по- 20 гружают в объем жидкости (на который уже наложено поле) параллельно оси линзы. При этом на индикаторной пластине остается отпечаток по линии поверхности линзы в плоскости пластины.
Использование предложенного способа изготовления акустической линзы позволяет значительно уменьшить искажения, вносимые сферической аберрацией для собираюших вогнутых линз (при коэффипиенте преломления линзы 1С Yl <2), а также пбз15 6 воляет значительно снизить ее для выпуклых линз с малым фокусным расстоянием и показателем преломления Оса †. ЗвукоТ прозрачность линзы, изготовленной пред- ложенным способом увеличивается на 1020% в области частот О, 1- 1 мГп.
Формула изобретения
Способ изготовления акустической линзы путем растяжения эластичной пленки, заполнения ее звукопреломляюшей жидкостью и придания линзе требуемого радиуса кривизны, о т л и ч а ю IIl и и с я тем, что, с полью устранения сферической аберрации и увеличения звукопрозрачности линзы в звукопреломляютую жидкость вводят магнитную добавку, эластич.ную пленку с жидкостью, помешают в мар нитное поле, напряженность которого изменяют по величине и направлению до получения требуемого радиуса кризивны, после чего эластичную пленку удаляют.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Матаущек И, Ультразвуковая техника. М., 1962, с. 313.
2. Патент Великобритании ¹ 1263749, кл. Н 4 Х, 1972 (прототип).