Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн

Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

О П И С А Н И Е ((ц989456

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетскик

Социапистическик

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву hh 87620.1 з (22)Заявлено 22.04.81 {21) 3279983/18-28 (51)М. Кд.

6 01 N 29/00 /

В 06 В 1/06 с присоединением заявки М « (23) Приоритет

Гасударстаапвй кааитат

СССР ао ааваи изавратеиий в атирмтий

Опубликовано 15.01.83. бюллетень М 2

Дата опубликования описания 15.01.83 (53) УДК620.179. .16(088.8) Л. В. Юозенене и В. П. Скринска (72) Авторы изобретеии я

Каунасский политехнический институт нм. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ СДВИГОВЫХ

ВОЛН L„ Tg в(=ст с 5т11 20

Изобретение относится к контрольноизмерительной аппаратуре и может быть использовано для контроля материалов в различных отраслях. народного хозяйства, медицине и биологии..

По основному авт. св. И 876201

5 известен ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн, содеркаший жидкостную призму, контактируюший с ней пьезоэлемент, твердотелую призму, предназначенную для контакта с исследуемой средой, острый угол oL жидкостной призмы выбран иэ условия где C. - скорость продольных волн в и 1 жидкостной призме;

C скорость сдвиговых волн в тве рдотелой призме, твердотелая призма выполнена прямоуголь- ной с равными сторонами, а материал

2 ° ее и жидкостной призмы выбран иэ условия где р - плотность материала жидкостГ1 ной призмы; р - плотность материала твердотелой призмы 51 ) .

Недостатком известного преобразователя является то, что он не позволяет оперативно измерять скорость и коэффициент поглошения в биологических тканях ih vfVo при малой интенсивности сигналов, работа с пьезоприемниками сдвиговых волн требует приклеивания их к исследуемой биологической ткани, при перпендикуляр- ном падении сдвиговой волны на жидкий слой она не проходит на пьезоприемник.

Бель изобретения — расширение функ циональных возможностей путем оперативного измерения скорости и коэффициента поглошен ия. I

М 9 45 (. .- ф ке.",:, диаметра излучаюшего пьеэоэлемея3

Поставленная цель достигаетсч те::, что в ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн, содержаший жидкостную призму, контактируюший с ней пьезоэлемент, твердотелую призму, предназначенную для контакта с исследуемой cpevoN, острый угол сС жидкостной призмы выбран из условия с

ol = ц си и с т Г где С - скорость продольных Волн В

4 жидкостной призме(C }. cxopocTb сдВигОВых ВОлн В твердотелой призме, твердотелая призма выполнена прямо-.угольной с равными сторонами, а материал ее и жидкостной призмы выбран из условия. Льтразвуковой преобразователь сдвиговых волн работает следуюшим образом, Пьезоэлемент 1 излучает продольные ультразвуковые волны в жидкостную призму 2, которые распространяются в ней со скоростью С . Прошедшие через rpaс, ницу раздела между призмами 2 и 3 продольные волны преломляются в твердо телой призме 3 под углом 45о и полностью трансформируются в сдвиговые волны, распространяюшиеся в твердотелой призме 3 со скоростью С- . После пре2 ломления продольных волн в призме 3 их не сушествует, так как при угле преломления сдвиговых волн 45 коэффициент прозрачности продольных волн равен нулю, а при выполнении условий { р /gг) =

2-(с (с, } и О С,/Ст (2, не где о — плотность материала жидкостной

3 призмы;

- плотность материала твердог телой призмы; снабжен плоской пластиной, образуюшей

O с твердотелой призмой угол 45, и двумя приемниками сдвиговых волн, размещенными в пластине заподлицо на расстоянии, не превышаюшем диаметра излучаюшего пьезоэлемента.

В качестве приемников сдвиговых волн использованы пьезопластины продольных волн, 35

На чертеже представлена структурная схема ультразвукового преобразователя . сдвиговых волн.

Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн содержит излучающий пьезоэлемент 1 продольных волн, жидкостную призму 2, плотность материала которой р с острым углом оС, взаимодействуюшую с пьезоэлементом 1 твердотелую, призму 3, плотность материала которой

Р>, с острым углом 45О, взаимодействующую,с жидкостной призмой 2, корпус 4 преобразователя, обеспечиваюший герметичность жидкостной призмы 2, плоскую пластину 5, шарнирно скрепленную с твердотелой призмой 3 и образуюшую с ее рабочей гранью угол 45О. В - стине

5 выполнены два отверстия, в которых заподлицо с поверхностью пластины 5 размешены два приемника 6 и 7 сдвиговых волн, в качестве которых использованы пьезопластины продольных волн, на расстоянии между осями, не превьпцаюсушествует также отраженных от границы раздела между призмами 2 и 3 продольных волн, так как коэффициент отражения продольных волн в этом случае равен нулю. Поэтому в призме 3 распространяются только сдвиговые волны, которые, если пренебречь потерями в материалалх призм, получают всю энергию продольных волн, излучаемую пьезоэлементом 1.

При акустическом сопротивлении исследуемой среды 8, близком к акустическому сопротивлению материала твердотелой призмы 3, и при хорошем акустическом контакте преобразователя с исследуемой средой 8, в ней возбуждаются мощные сдвиговые волны, так как вся энергия, излучаемая пьезоэлементом 1 переходит в исследуемую среду 8. Сдвиговые волны, распространяюшиеся в исследуемой о среде 8 клиновидной формы с углом 45 падают на внутреннюю поверхность пластины 5 и приемники 6 и 7 под углом

45, в этот момент на их выходе индиО катор (на чертеже не показан) зарегистрирует напряжения О.„и U>. Сдвиговые волны go попадания их на приемники 6 и 7 проходят в исследуемой среде 8 разные по длине пути. Если расстояние между центрами приемников 6 и 7 равно с4, а разность путей, пройденных сдвиговь ми волнами в cpege 8 обозначить через х, то х =3 2.

По времени, эа которое сдвиговые волны проходят расстояние х, равное

Использование ультразвукового пре образователя сцвиговых волн позволяет оперативно измерять параметры сдвиговых волн малой интенсивности в мягких тканях jn vlv0, что обеспечивает возможность оперативной диагностики, не требует приклеивания преобразователя к исследуемой среде, например, биологической ткани, и тем упрощает процесс измерений.

Формула изобретения

1. Ультразвуковой преобразователь сдвиговых волн по авт. св. № 876201, Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР % 876201, кл. B 06 Ь 1/06, 1980 (прототип) .

5 080456 6 временному интервалу между импульсами о т л и ч а ю ш и и с я тем, что, с в приемниках 6 и 7, опрецеляют скорость целью расширения функциональных возС- сдвиговых волн в среде 8 и коэффи- можностей путем обеспечения оперативциент р поглошения ного изменения скорости и коэффициента поглощения, он снабжен плоской пластиной, уй йл От/U обрвзумтей с тверпотелой призмой угол

Т тул в ет,и 45О, и изумя приемниками спвиговмк волн, размещенными в пластине эаподлицо на расстоянии, не превышающем диаto метра излучающего пьезоэлемента.

2. Ультразвуковой .преобразователь поп. 1, отличаюшийсятем, что в качестве приемников сдвиговых волн использованы пьезоппастины продоль!

5 ных волн.

ВНИИПИ Заказ 11116/63 Тираж 871 Подписное

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4