Ультразвуковое фокусирующее устройство Советский патент 1991 года по МПК B06B1/06 

СЛ

С

Изобретение относится к ультразвуковой технике. Цель изобретения - обеспечение возможности изменения фокусного расстояния в широких пределах без изменения амплитуды излучаемых сигналов. Фокусирующее устройство содержит набор пьезоэле- ментов 1, размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, электроды, расположенные на рабочей и тыльной поверхностях пьезоэлементов. Нечетные и четный пьезоэлементы набора выполнены с разными рабочими полосами частот Afi, Af2 и подключены к двум независимым каналам возбуждения соответственно. Акустические волны, излучаемые четными и нечетными пьезоэлементами, складываются на разных расстояниях от данных элементов.

Изобретение относится к ультразвуковой технике, использующей сфокусированные ультразвуковые колебания, и может быть использовано для ультразвуковой очистки, диспергирования, эмульгирования твердых и жидких сред, интенсификации технологических процессов, а также для целей медицинской диагностики и терапии.

Целью изобретения является обеспечение возможности изменения фокусного расстояния в широких пределах без изменения амплитуды излучаемых сигналов.

На чертеже приведена схема устройства.

Ультразвуковое фокусирующее устройство содержит излучатель в виде набора пьезоэлементов 1, размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, и электроды, расположенные на рабочей и тыльной поверхностях пьезоэлементов 1. Нечетные и четные пьезоэлементы набора выполнены

с разными рабочими полосами частот Afi, Af2 и подключены к двум независимым каналам возбуждения 2 и 3 соответственно (на чертеже нечетные пьезоэлементы заштрихованы). В качестве каналов возбуждения могут быть использованы, например, выводы двухканального широкополосного электронного генератора 4.

Выходными каскадами данного генератора являются два усилителя мощности с полосовыми фильтрами Afi и Д h , обеспечивающими работу в двух диапазонах частот и глубин фокусировки.

Другим возможным вариантом двухканального генератора может быть схема с балансным модулятором, на выходе которой можно получить двухполосный или двухчастотный сигналы с подаваемой несущей.

Устройство работает следующим образом. о

too о

00

ел

4

Генератор А с общей полосой A f возбуждает одновременно четные и нечетные пьезоэлементы 1 электрическим напряжением с полосами частот Afi и A fa , с центральными частотами fi и fa соответственно. Сходящиеся сферические ультразвуковые волны, излученные нечетными пьезоэлементами, синфазно складываются в некоторой области фокусирования AFi с центральным фокусом Fi,a излученные четными пьезоэлементами-в некоторой области A Fa с центральным фокусом Fa.

Размеры областей фокусирования ультразвукового излучателя определяются полосами частот Afi и A fa , как видно из

выражения

РП - У n FA ,

где /ЭР - радиусы зон Френеля;

А - длина волны.

Если желательно получить фокальные области малых размеров, то следует излучать не полосы частот, а две фиксированные частоты fi и fa.

Тогда поперечное разрешение в области фокусов:

MFt))r-.

где Fi, Fa - фокусные расстояния при длине волны AI , Аа ;

D - размер излучателя

0

5

0

5

0

Продольное разрешение или разрешение по глубине:

йпр (f) - Я ф2

Таким образом, одновременно создаются две разнесенные по глубине области высокой концентрации ультразвука. Если полосы Afi и A fa соприкасаются, то обеспечивается создание одной протяженной области фокусирования. Амплитуда излучаемых сигналов в пределах полос частот Afi и A fa будет постоянной вне зависимости от требуемых величин фокусного расстояния, так как данные полосы задаются рабочими полосами частот пье- зоэлементов.

ФормуЯа изобретения Ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее набор пьезоэлементов, размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, электроды, расположенные на рабочей и тыльной поверхностях пьезоэлементов, канал возбуждения, отличающееся тем, что, с целью обеспечения возможности изменения фокусного расстояния в широких пределах без изменения амплитуды излучаемых сигналов, четные и нечетные пьезоэлементы выполнены с разными рабочими полосами частот и подключены к двум независимым каналам возбуждения.

N