Способ цветовой акустической интроскопии Советский патент 1987 года по МПК G01N29/04 

1

Изобретение относится к акусти- ческой технике, в частности к ультразвуковой интроскопии внутренней структуры акустически прозрачных сред.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет определения пространственного распределения всех акустофизи- ческих параметров исследуемой среды.

На чертеже изображена функциональная ciKeMa акустического ннтроскопа для реализации предлагаемого способа,

Устройство для реализации способа содержит первый КО-процессор (КОП) на Не-Не лазере (, 0,63 мкм) с коллиматором 2, установленным перед первым пространственно-временным модулятором 3 света (ПВМС) каналы которого подключены к соответствующим приемоусилительным элементам 4, размещенным в виде эквидистантной линейной решетки. Сзади ПВМС 3 последовательно установлены в сопряженных оптических плоскостях собирающая линза 5, комплексный транспарант 6 и астигматическая система 7, Перпендикулярно оптической оси первого КОП установлен второй КОП на Ке - Cd - лазере 8 { 0,44 мкм) с вторым коллиматором 9р установленным перед вторым ПВМС 10, каналы которого подключены к со2

второго ПВМС 3 и 10, установленных на пути коллимированного красного и синего света лазеров 1 и 8 соответ ственно. В результате просвечивания 5 ПВМС 3, и О во входных плоскостях первого и второго КОП формируются оптические модели принимаемого звуко вого поля, В результате преобразования красного и синего светового по- 10 токов с помощью оптических элементов первого и второго КОП в их общей выходной плоскости отображается распределение эквивалентных источников, причем вдоль координаты х воспроизводится координата X, а вдоль у - координата Y всех точек исследуемого объекта 15, В силу того, что транспарант 6 рассчитан по функциям Грина приемоусилительных зондов в среде с минимально возможным показателем пре ломления, геометрические места точек красного образа этого объекта, соответствуювдае этому показателю, затемнены. Аналогичное явление имеет место и в синем образе в точках, соответствующих максимальному значению показателя преломления. Благодаря смешению красного и синего образов на общем выходе х, у осуществляется цветовое кодирование распределения полости внутри исследуемого объекта, при котором промежуточные значения показателя преломления раскрашиваются в промежуточные цвета (от красноный-синий-зеленый) может быть любым и.определяется наличием того или иного лазера,

0 Если частота звуковых волн фиксирована, то радиоинтроскоп позволяет осуп1ествлять цветовую визуализацию внутренней структуры исследуемой сре ды в виде пространственного распре45

ответствующим приемоусилительным элементам 4. Сзади ПВМС 10 последовательно установлены в сопряженных оптичес- 35 го через пурпурный к синему). Выбор ких плоскостях собирающая линза 11j сторон цветового треугольника (крас комплексный транспарант 12 и астигматическая система 13, На пересечении оптических осей первого и второго КОП под углом 45° к Ним установлено дих- роическое зеркало 14, прозрачное для световой волны Ti, ( А г) полностью отражающее волну ( Л,). Координатные системы первого и второго КОП совмещены в общей выходной плоскости Xj у. Снизу линейной решетки 4 показан пример исследуемого объекта 15 с неоднородностью 16,

Акустический интроскоп для реали-

гп где О -объемная плотность упругой зации предлагаемого способа работает зи

-среды; следующим образом,

и U -постоянные Ламе среды.

Акустические волны, проникающие в

исследуемый объект 15 с неоднород- . Показатель преломления и является ностью 16, ослабляются и рассеивают- 55 Функцией четырех аргументов: п ся. Принятые приемоусилительными эле- п (р, , К ., СО ) . Если осуществить

восстановление последовательно на трех частотах, то восстанавливаются

деления ее показателя преломления в заданном сечении, равного

п(ХД,о)р(Х,)(Х,У,СО)+2|ц(ХД,ы

ментами 4 линейной решетки акустические сигналы управляют прозрачностью соответствующих каналов первого и

три различных показателя преломления

,

оt5

95330 ,2

второго ПВМС 3 и 10, установленных на пути коллимированного красного и синего света лазеров 1 и 8 соответственно. В результате просвечивания 5 ПВМС 3, и О во входных плоскостях первого и второго КОП формируются оптические модели принимаемого звукового поля, В результате преобразования красного и синего светового по- 10 токов с помощью оптических элементов первого и второго КОП в их общей выходной плоскости отображается распределение эквивалентных источников, причем вдоль координаты х воспроизводится координата X, а вдоль у - координата Y всех точек исследуемого объекта 15, В силу того, что транспарант 6 рассчитан по функциям Грина приемоусилительных зондов в среде с минимально возможным показателем преломления, геометрические места точек красного образа этого объекта, соответствуювдае этому показателю, затемнены. Аналогичное явление имеет место и в синем образе в точках, соответствующих максимальному значению показателя преломления. Благодаря смешению красного и синего образов на общем выходе х, у осуществляется цветовое кодирование распределения полости внутри исследуемого объекта, при котором промежуточные значения показателя преломления раскрашиваются в промежуточные цвета (от красно20

25

30

ь- 35 го через пурпурный к синему). Выбор сторон цветового треугольника (крас П

ный-синий-зеленый) может быть любым и.определяется наличием того или иного лазера,

0 Если частота звуковых волн фиксирована, то радиоинтроскоп позволяет осуп1ествлять цветовую визуализацию внутренней структуры исследуемой среды в виде пространственного распре45

35 го через пурпурный к синему). Выбор сторон цветового треугольника (крас

деления ее показателя преломления в заданном сечении, равного

п(ХД,о)р(Х,)(Х,У,СО)+2|ц(ХД,ы

три различных показателя преломления,

которые раскрашиваются в различные - цветовые оттенки, например п,, п( р , 7i , fl , W, ) - красныйj П2 п( р , -и , р, Oj) пурпурный;, п n(p, J,|K,co)- синий.

Соотношение значений п,, п, п

г

и соответствующих им цветовых оттенков однозначно связано с соотношением параметров о , Д , р( и, следовательно, однозначно характеризует исследу- /О емую среду. Соотношения цветов на разных частотах и соответствующие им вещества приведены в таблице

|Вода

Вода Нефть Газ

Крас- Пурпур- Синий ный ный

Пурпур- Синий ный ,

Коралловый

3 Корал- Красный Пурпурньш 25 ловый

По таблице можно определить не только пространственное распределе- ние всех акустофизических параметров исследуемой среды, но и соответствующие им вещества,Таким образом, предлагаемый способ акустической инстроскопии позволяет устранить неоднозначность восстановления внутренней структуры исО

5

0

5

л

5

следуемой среды при цветовой визуализации пространственного распределения значений всех ее акустофизических параметров.

Формула изобретения

Способ цветовой акустической интроскопии, заключающийся в том, что в исследуемой среде возбуждают ультразвуковые волны фиксированной частоты, осуществляют многопозиционньй когерентный прием ультразвуковых волн, рассеянных и ослабленных неоднородной исследуемой средой, и осуществляют согласованную когерентно-оптическую обработку принятых сигналов с помощью двух монохроматических световых пучков различного цвета, в результате которой получают цветовую визуализацию внутренней исследуемой структуры в виде пространственного распределения показателя преломления среды, о тличающнйс я тем, что, с целью расширения информативности способа, осуществляют цветовые визуализации внутренней исследуемой структуры на двух других частотах ультразвуковых волн, анализирзпот соотношение пространственных распределений показателей преломления исследуемой структуры для каждой из трех частот, а по соотношению визуализируемых цветовых оттенков, характерных для каждого из трех показателей преломления, определяют три акустофизических параметра исследуемой неоднородной среды.