Система фокусировки акустического излучения в твердотельных объектах Советский патент 1991 года по МПК B06B3/04 

1

(21)4493930/10

(22)26.07.88

(46)30.01.91. Бюл. № 4

(71)Институт микроэлектроники АН СССР

(72)К.А. Валиев, О.А. Жаров, В.Н.Репин и Е.И. Сухов

(53)534.232(088.8)

(56)Ультразвук. - Маленькая энциклопедия. Гл. ред Голямина И.П., М.: Советская энциклопедия, 1979.

(54)СИСТЕМА ФОКУСИРОВКИ АКУСТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В ТВЕРДОТЕЛЬНЫХ ОБЪЕКТАХ

(57)Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для акустического контроля материалов и изделий. Система фокусировки

акустического излучения содержит акустическую линзу 1, выполненную в виде шарового сегмента, на одной поверхности которого расположен пьезоэлектрический пре образователь 2, а на противоположной - иммерсионный слой 3. Благодаря выбор толщины иммерсионного слоя, соответствию щей определенному соотношению, свяш вающему глубину расположения области фокусировки в объекте 4, радиус кривимы преобразователя 2, толщину линзы 1, относительные показатели преломления литы 1 и объекта 4, связанные через скорость зв ка в иммерсионном слое 3, а также читы вая апертурный угол излучения обеспечивают повышенную разрешающею способ ность фокусирующей системы за счет уменьшения лучевых аберраций i п ф-.1ы. 1 i

О5

ю

00

v

CD

4

Пг

Изобретение относится к технике неразрушающего контроля и может быть использовано для акустического контроля материалов и изделий, в конструкциях акустических дефектоскопов, микроскопов и томо- графов

Цель изобретения - повышение разрешающей способности за счет уменьшения лучевых аберраций

На чертеже схематически изображена система фокусировки акустического излу- чения в твердотельных объектах и ход лучей в указанной системе, определяющих величину лучевых аберраций

Система фокусировки акустического излучения содержит акустическую линзу 1, выполненную в форме шарового сегмента, плоская поверхность которого обращена и параллельна поверхности исследуемого твердотельного объекта На сферической поверхности акустической линзы 1 расположен пьезоэлектрический преобразователь 2 Ко второй поверхности линзы 1 примыкает иммерсионный слой 3, находящийся между линзой и исследуемым твердотельным объектом 4 В качестве иммерсионного слоя может использоваться вода, а также жидкий гелий и ртуть

Для снижения величины лучевых аберраций толщина иммерсионного слоя d должна задаваться соответствующей устовию

Z п

(-%- )2 - sm ct

40

е градиус кривизны сферическойd-

поверхности пьезопреобразова- теля,

hвысота шарового сегмента,35 где г

п, п, -относительные показатели преломления акустической линзы и твердотельного объекта соответственно, равные отношению скоростей звука в материале и в иммерсионном слое, а.- апертурный угол,

Zрасстояние от поверхности объекта до области фокусировки Наименьшая расфокусировка происхот в том случае, когда акустическая линза 45 выполнена из материала, коэффициент еломления которою совпадает с коэффиентом преломления твердотельного объек4

Система фокусировки акустического изчения работает образом

h

п, а

Z

5

0

5 0 с.

0

Пьезоэлектрический преобразователь 2, нанесенный на сферическую поверхность акустической линзы 1, преобразует высокочастотные электрические колебания в механические, которые возбуждают в линзе 1 акустические волны Акустическое излучение благодаря использованию линзы, обладающей формой указанной выше, фокусируется через иммерсионный слой 3 внутри исследуемого твердотельного объекта 4.

Использование изобретения ведет к снижению величины объема области твердотельного объекта, где фокусируется акустическое излучение, а следовательно, позволяет повысить разрешающую способность акустических приборов

Формула и-юбретения

1 Система фокусировки акустического излучения в твердотельных объектах, содержащая акустическую линзу, на одной поверхности которой расположен пьею электрический преобразователь, а на противоположной - иммерсионный слой, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет уменьшения лучевых аберраций, акустическая линза выполнена в форме шарового cei мента, плоская поверхность которого обращена и параллельна поверхности твердотельного объекта, а толщина иммерсионного ..юя d выбира ется из условия

(r-h)-4

Z-п,

cosa

sura

0

5 где г

5

- кривизны сферической поверхности пьечопреобразо вателя,

h- высота шаровою сегмента,

п, П2 - относительные показатели преломления акустической линзы и твердотельного объекта соответственно, равные отношению скоростей звука в материале и в иммерсионном слое, аапертурный угол,

Zрасстояние or поверхности

объекта до области фокусировки. 2. Система по п 1, отличающаяся тем, что акустическая линза выполнен из материала, коэффициент преломления которого совпадает с коэффициентом преломления твердотельного объекта