АКУСТИЧЕСКАЯ ЛИНЗА А.Е.ГЛАГОЛЕВА Российский патент 1994 года по МПК G01N29/04 B06B3/04 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при ультразвуковом контроле и в медицинской диагностике.

Известна акустическая линза, содержащая звукопроводящий элемент, выполненный в виде набора акустически изолированных друг от друга волокон [1].

Наиболее близкой к изобретению является акустическая линза, содержащая преломляющую среду с границами раздела. Осевое расстояние между границами раздела монотонно изменяется по радиусу и постоянно по углу относительно акустической оси [2].

Недостаток известной линзы - значительная неоднородность формирования волновых полей.

Цель изобретения - повышение однородности акустического поля.

Поставленная цель достигается тем, что в акустической линзе, содержащей преломляющую среду с границами раздела, одна или обе поверхности границ раздела выполнены в виде винтовой поверхности с заданным шагом. Акустическая линза содержит преломляющую среду в виде набора акустически изолированных друг от друга звукопроводящих волокон разной длины, торцы которых образуют соответствующие торцовые поверхности линзы. Шаг Δ винтовой поверхности линзы выбран из соотношения Δ=n^. λ_в, где λ_в - длина волны акустических колебаний в волокне, n - натуральное число, выбирается для получения необходимой диаграммы направленности следующим образом: n=1 для получения узкого слаборасходящегося луча, n=2, 3, 4... - для получения расходящегося конического луча с увеличивающимся углом раскрыва при увеличении n.

Линза выполнена с однородной преломляющей средой, шаг Δ винта выбран из соотношения:
Δ = · n , где λ - длина волны акустических колебаний в окружающей среде,
С, С_л - скорости распространения колебаний в окружающей среде и материале линзы соответственно.

Акустическая линза имеет винтовые преломляющие поверхности, величина шага винта которых монотонно изменяется по радиусу от нуля до максимума в направлении к акустической оси или к периметру линзы.

На фиг.1-9 - изображены варианты акустической линзы.

Линза (фиг.1-3) содержит преломляющую среду 1. Одна поверхность выполнена в виде одного витка винтовой поверхности с образующей, перпендикулярной оси линзы. Шаг винта постоянен вдоль радиуса линзы.

Линза (фиг. 4-6) имеет винтовую поверхность с образующими, проходящими через общий центр на оси линзы, т.е. шаг винта монотонно изменяется по радиусу от нуля до максимума в направлении от центра линзы.

Линза (фиг.7-9) содержит преломляющую среду 1, выполненную в виде набора акустически изолированных волокон 2 разной длины. Длина волокон изменяется по углу относительно акустической оси 3 линзы по закону правого или левого винта.

Устройство работает следующим образом.

При прохождении волнового фронта сквозь преломляющую среду 1 линзы происходит нарастающая или уменьшающаяся задержка акустических колебаний в каждом последующем, расположенном на одной окружности относительно акустической оси линзы участке, что создает наклон фазового фронта по окружности с набегом по фазе n·360^o за оборот вокруг оси и, таким образом, создается винтовой фазовый фронт. Для изменения степени винтообразности фазового фронта величина шага винта поверхностей монотонно изменяется по радиусу от нуля до максимума в направлении к акустической оси или к периметру линзы. Все это обеспечивает формирование винтового волнового фронта, на диаметрально противоположных сторонах которого фронт акустической волны имеет противоположный наклон, в результате чего невозможна интерференция таких волн. Следовательно, структура поля ближней и промежуточной зон от линзы является однородной и позволяет проводить локацию и обнаружение объектов в этих зонах с высокой надежностью либо иметь постоянную чувствительность по глубине контроля.

Использование при ультразвуковом контроле и в медицинской диагностике. Цель изобретения - повышение однородности акустического поля. Одна или обе поверхности границ раздела выполнены в виде винтовой поверхности с заданным шагом. Преломляющая среда выполнена в виде набора акустически изолированных друг от друга звукопроводящих волокон разной длины, торцы которых образуют соответствующие торцовые поверхности линзы. Шаг поверхности выбран определенным образом, а величина шага винта может монотонно изменяться по радиусу от нуля до максимума в направлении к акустической оси или к периметру линзы. 4 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Акустическая линза, содержащая преломляющую среду с границами раздела, отличающаяся тем, что, с целью повышения однородности акустического поля, одна или обе поверхности границ раздела выполнены в виде винтовой поверхности с заданным шагом. 2. Линза по п.1, отличающаяся тем, что преломляющая среда выполнена в виде набора акустически изолированных друг от друга звукопроводящих волокон разной длины, торцы которых образуют соответствующие торцевые поверхности линзы. 3. Линза по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что шаг Δ винтовой поверхности выбран из соотношения
Δ = n λ_в ,
где λ_в - длина волны акустических колебаний в волокне;
n - натуральное число. 4. Линза по п.1, отличающаяся тем, что шаг Δ винтовой поверхности выбран из соотношения
Δ = · n,
где λ - длина волны акустических колебаний в окружающей среде;
C, C_п - скорости распространения колебаний в окружающей среде и материале линзы соответственно. 5. Линза по п.1, отличающаяся тем, что величина шага винта монотонно изменяется по радиусу от нуля до максимума в направлении к акустической оси или к периметру линзы.