Цветной акустоскоп Советский патент 1987 года по МПК G01N29/06 

Л113

Изобретение относится к акустической технике и может быть использовано при ультразвуковой интроскопии внутренней структуры акустически прозрачных сред.

Цель изобретения - упрощение конструкции акустоскопа и повышение точности цветовой визуализации показателя преломления исследуемой среды за счет исключения ошибки юстировки.

На чертеже представлена функциональная схема цветного акустоскопа.

Цветной акустоскоп содержит двухцветный монохроматический источник 1 светового излучения(двухчастотный лазер с длинами волн А к 2 ) установленные последовательно по ходу светового потока коллиматор 2, пространственно-временной модулятор -3 света (ПВМС), положительную сферическую линзу 4, комплексный транспорант 5 и астигматическую систему, состоящую из последовательно расположенных по ходу светового потока положительной сферической линзы 6, дихроического зеркала 7, предназначенного для отражения светового потока .длиной волны А и пропускания светового потока длиной волны Д , цилиндрических линз 8 и 9, установленных по ходу световых потоков длиной волны Д и ответственно, непрозрачного зеркала 10, установленного по ходу светового потока длиной волны }( к кольцевую решетку 11 приемоусилительных элементов, предназначенную для связи с исследуемой средой. Двухцветньй источник 1 светового излучения и комплексный транспорант 5 установлены соответственно в передней и задней фокальных плоскостях сферической линзы 4 о Приемоусилительные элементы кольцевой решетки 11 связаны с соответствующими каналами пространственно-временного модулятора 3 света. Дихроическое и непрозрачные зеркала 7 и 10 установлены таким образом, чтобы координатные системы выходных плоскостей световых волн , и 2 были совмещены. Фокусное расстояние ци линдрической линзы 8 и ее положение выбраны с уменьшением перекоса изображения .

Цветной акустоскоп работает следующим образом.

Звуковые волны, проникающие в исследуемую среду 12 с неоднородностью 13, ослабляются и рассеиваются в них. Л1ри этом источники волн могут быть

2475 2

как трансмиссионными, так и эмиссиоными: подсвет среды 12 может осущесвляться как непосредственно приемо- усилительными элементами кольцевой

решетки 11, так и специальным зон- док, введенным внутрь среды. Ослабленные или рассеянные волны регистрируются приемоусилительными элементами кольцевой решетки 11, которые

10 управляют прозрачностью соответствующих канапов ПВМС 3. В результате просвечивания ПВМС 3 двухцветным коллимированным светом, создаваемым лазером 1 и коллиматором 2, формиf5 руется двухцветная оптическая модел принимаемого ультразвукового поля.

В результате когерентно-оптичес- кой обработки пространственно-временых сигналов отображается в общей

20 выходной плоскости ху распределение эквивалентных источников, приче вдоль декартовой координаты х воспроизводится полярная координата /, а вдоль у - координата р всех точек

исследуемой среды 12 и 13. При этом поскольку комплексный транспарант 5 рассчитан по функциям Грина прие- мо-усилительных зондов кольцевой решетки 11 в воздухе, а длины све30 товых волн двухцветного пучка удовлетворяют соотношению Л гц Я- п„, то функция пропускания транспаран- та 5 вдоль измерения х (вдоль ПВМС 3) сохраняет свою силу и для одно35 родных сред с показателями преломления п, П2. Действительно, функция пропускания Т представляет собо Фурье-преобразование по переменной X F f, ..1 от функций Грина элемен40 тов кольцевой решетки F-(P) F(X,Y) т.е.1.

T(Q, Y) F, F(X,Y)5.

В силу закона подобия, в любой 45 однородной среде с показателем преломления п функция Грина изменяется в масштабе

Fn(P) nF(nP) nF (пХ, nY)

50 Поэтому в соответствии с теоремой о преобразовании масштаба

Т (Й,) T( и Y),

т.е. транспарант, соответствующий 55 среде с показателем преломления,

растягивается по оси х и сжимается

р

по у в п раз. Поскольку Qjj х/Ш),, где R 2 ТТ / л - волновое число

313

света, f - фокусное расстояние линзы 4, Х/х - масштаб адресации Сигналов элементов ко«1ьцевой решетки 11 в каналы ПВМС 3, то при вьшол- нении указанного выше соотношения Гц Л растяжение транспаранта по оси X компенсируется пропорциональным уменьшением длины волны света. Поэтому на общем выходе осуществляется смешение цветовых образов в общем масштабе, ибо сжатие транспа- ранта по оси у компенсируется соответствующим уменьшением одного из цв-етовых образов селективной астигматической системой с дихроическим зеркалом 7 и неидентичными цилиндрическими линзами 8 и 9, обеспечивающими перенос изображения с увеличением в отношении nj/n. Благодаря этому, осуществляется цветовое кодирование распределения плотности внутри исследуемой среды, при котором промежуточные значения показателя преломления п раскрапга ваются в промежуточные цвета. Поскольку при этом используется один канал когерентно-оптической обработ- ,ки сигнала с единственным ПВМС 3 и транспарантом 5, то снижается его критичность к возможным ошибкам юстировки элементов, неидентичности ПВМС и транспарантов.

Таким образом, предлагаемый акус- тоскоп имеет более высокую точность цветовой визуализации показателя преломления при более простой конструкции.

Фор мула изобретения

Цветной акустоскоп, содержащий источник монохроматического светового излучения, последовательно расположенные по ходу светового излучения коллиматор, пространственно-временРедактор Г.Волкова

Составитель О.Несова Техред Л.Сердюкова х

Заказ 1967/43 Тираж 777Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, К-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

54

ной модулятор света, положительную линзу, комплексный транспарант, ус та- новленньш в задней фокальной плоскости положительной линзы, в передней

фо кальной плоскости которой размещен источник монохроматического светового излучения, астигматическую систему, состоящую из последовательно расположенных положительной сферической лин-зы, дихроического зеркала и цилиндрической линзы, кольцевую решетку приемо-усилительных элементов, предназначенную для связи с исследуемой средой, каждый из приемо- усилительных элементов кольцевой решетки связан с соответ ствующим каналом пространственно-временного модулятора света, комплексный транспарант совмещен с входной плоскостью астигматической

системы, отличающийся

тем, что, с целью повьш1ения точности цветовой визуализации показателя преломления и упрощения конструкции, он снабжен непрозрачным зеркалом и второй цилиндрической линзой, источник монохроматического светового излучения выполнен двухцветным с длинами световых волн Д и Я удовлетворяющими условию неизменности функции

пропускания транспоранта, дихроичес- кое зеркало вьгполнено прозрачным для световой волны длиной . /, и .отражающим для световой волны длиной Д, , непрозрачное зеркало установлено походу светового потока длиной волны д , дихроическое и непрозрачные зеркала установлены таким образом, что выходные плоскости световых потоков длиной волны Л, и 2 совмещены, вторая цилиндрическая линза установлена по ходу светового потока длиной волны 2 отраженного от дихроического зеркала, и предназначена для уменьшения переноса изображения в вы

ходных плоскостях световых потоков дпиной волны Д и Дг

Корректор G.Шекмар

Изобретение относится к акустической технике и может быть использовано при ультразвуковой интроскопии внутренней структуры акустически прозрачных сред. Цель изобретения - упрощение конструкции и повышение точности цветовой визуализации показателя преломления исследуемой среды за счет исключения ошибки юстировки. Акустоскоп содержит двухцветный монохроматический источник 1 светового излучения,коллиматор 2, пространственно-временной модулятор 3 света (ПВМС), связанный с приемо- усилительными элементами кольцевой решетки 11, сферическую линзу 4, комплексньш транспарант 5 и астигматическую систему. В результате просвечивания ПВМС 3 двухцветным колли- мированньм светом формируется двухцветная оптическая модель принимаемого ультразвукового поля. Так как дпина световых волн двухцветного потока удовлетворяет соотношению AjHj, где п, п .- соответственно минимальное и максимальное значения визиализируемого показателя преломления, то в общей выходной плоскости отображается распределение плотности внутри исследуемого объекта. Параметры астигматической системы выбраны таким образом, что координатные системы выходных плоскостей световых волн Д и Aj совмещены. 1 ил. 3 л (Л оо to 4 сд