Система акустического изображения Советский патент 1991 года по МПК G01N29/06 

Изобретение относится к области неразрушающего контроля и может быть использовано для визуализации внутренней структуры и дефектоскопии промышленных изделий и материалов, а также для меди- цинской диагностики.

Целью изобретения является повышение разрешающей способности системы за счет динамической фокусировки при приеме эхо-сигналов и более точной фазировки зондирующих сигналов при излучении.

На чертеже представлена функциональная схема системы акустического изображения.

Система содержит п преобразователей 1 ультразвуковой фазированной решетки, приемный блок 2, излучающий блок 3, генератор 4 импульсов, п аналого-цифровых преобразователей (АЦП) 5, п элементов ИЛИ б, п адресных счетчиков 7, п оператив- ных запоминающих устройств (ОЗУ) 8, элемент И 9, суммирующий блок 10, блок 11 обработки сигналов,видеоконтрольное устройство 12, блок 13 управления, первый- третий дешифраторы 14, п блоков 15 задержки, п счетчиков 16 импульсов, п формирователей 17 импульсов.

Импульсный выход блока 13 управления подключен к информационным входам блоков 15 задержки, выходы которых соеди- йены со счетными входами счетчиков 16 им- пульсов, с тактовыми входами соответствующих АЦП бис первыми входами элементов ИЛИ 6. Выходы счетчиков 16 импульсов подключены к входам формиро- вателей 17 импульсов, выходы которых соединены с соответствующими входами излучающего блока, п выходов которого подключены к входам преобразователей 1 ультразвуковой фазированной решетки, со- единенных выходами с входами приемного блока 2, п выходов которого подключены к информационным входам соответствующих АЦП 5, выходы которых соединены с информационными входами ОЗУ 8. Выходы ОЗУ 8 подключены к входам суммирующего блока 10, выход которого соединен с входом блока 11 обработки сигналов, подсоединенного выходом к входу видеоконтрольного устройства 12. Выходы переполнения адресных счетчиков 7 соединены с входами элемента И 9, выход которого подключен к входу блока 13 управления, к входам обнуления адресных счетчиков 7 и входу генератора 4 импульсов, выход которого соединен с вто- рыми входами элементов ИЛИ 6. Выходы элементов ИЛИ 6 подключены к счетным входам адресных счетчиков 7, информационные выходы которых соединены с адресными входами ОЗУ 8. Управляющий выход

блока 13 управления подключен к управляющим входам каждого из п ОЗУ 8, выход данных блока 13 управления соединен с входами предустановки п счетчиков 16 импульсов, с входами предустановки адресных счетчиков 7 и входами установки п блоков 15 задержки. Адресный выход блока 13 управления подключен к входам дешифратора 14, выходы первого дешифратора соединены с управляющими входами соответствующих счетчиков 16 импульсов, выходы второго дешифратора подключены к управляющим входам адресных счетчиков 7, выходы третьего дешифратора соединены с управляющими входами блоков 15 задержки.

Система акустического изображения работает следующим образом.

Система осуществляет секторное сканирование ультразвуковым лучом исследуемого объекта. Перед очередным излучением в выбранном направлении под углом в к нормали ультразвуковой фазированной решетки блок 13 управления определяет положение зондирующего фокуса и требуемые задержки сигналов на выходах излучателя 3 по известным формулам, связывающим положение фокуса, период решетки, номер преобразователя и скорость ультразвука. Затем, учитывая период сигналов на импульсном выходе блока 13 управления, определяются требуемые коды предустановки счетчиков 16 импульсов. Требуемые коды поочередно устанавливаются на выходе данных блока 13 управления и записываются в счетчики 16 импульсов с помощью выходных сигналов первого дешифратора 14. Затем блок 13 управления определяет требуемые величины задержки в блоках 15 задержки для обес- печения точной установки задержек зондирующих сигналов системы. Максимальная величина задержки в блоках 15 задержки не превышает периода счетных импульсов счетчиков 16 импульсов. Соответствующие коды управления поочередно появляются на выходе данных блока 13 управления и записываются в блоки 15 задержки с помощью третьего дешифратора 14. После этого блок 13 управления определяет положение первоначального приемного фокуса. Грубая фазировка системы на приеме осуществляется с помощью предустановки адресных счетчиков 7, Требуемые коды предустановки последовательно устанавливаются на выходе данных блока 13 управления. Синхронно с этим на адресном выходе блока 13 управления появляются соответствующие адреса, которые расшифровываются вторым дешифратором 14. Этим заканчивается подготовка системы к излучению в выбранном направлении.

Прямоугольные импульсы начинают поступать на информационные входы блоков

15задержки, а затем после задержки - на счетные входы счетчиков 16 импульсов. Каждый импульс уменьшает код счетчиков

16на единицу. В момент обнуления счетчики 16 формируют выходные сигналы, которым запускаются формирователи 17 импульсов. Выходные сигналы формирователей 17, имеющие определенную длительность, усиливаются затем в излучателе 3 до необходимой величины. Преобразователи 1 ультразвуковой фазированной решетки преобразуют электрические сигналы в ультразвуковые, которые распространяются затем в исследуемом объекте.

После окончания формирования зондирующего импульса прекращается формирование прямоугольных импульсов на импульсном выходе блока 13 управления. Затем блок 13 управления устанавливает поочередно соответствующие коды на выходе данных и адресном выходе для управления блоками 15 задержки при приеме эхо-сигналов. Этим обеспечивается точная фазировка системы на первый приемный фокус. Грубая фазировка произведена еще до излучения ультразвука предустановкой адресных счетчиков 7. На управляющем выходе блока 13 управления появляется логический сигнал, который переводит оперативные запоминающие устройства 8 в режим записи. На этом заканчивается подготовка системы к приему эхо-сигналов.

На импульсном выходе блока 13 управления снова начинают формироваться прямоугольные импульсы, поступающие через блоки 15 задержки на тактовые входы АЦП 5 и на первые входы элементов ИЛИ 6. При этом на вторые входы элементов ИЛИ 6 импульсы не поступают, так как генераторы 4 импульсов во время приема эхо-сигналов не работают. С выходов элементов ИЛИ 6 импульсы поступают на счетные входы адресных счетчиков 7. Каждый счетный импульс адресных счетчиков 7 увеличивает на единицу код, присутствующий на информационном выходе адресных счетчиков 7. Этот код поступает на адресные входы ОЗУ 8. Отраженные отдеффекта или границы раздела сред ультразвуковые эхо-сигналы достигают преобразователей 1 ультразвуковой фазированной решетки и преобразуются в электрические сигналы. Приемник 2 осуществляет усиление электрических сигналов до необходимого уровня с использованием временной регулировки усиления и компрессии. АЦП 5 после каждого тактового импульса преобразуют аналоговые сигналы в соответствующие цифровые коды, которые

затем запоминаются в ОЗУ 8. При динамической фокусировке изменение временных задержек эхо-сигналов должно происходить таким образом, чтобы приемный фокус. 5 сопровождал распространение ультразвукового сигнала вглубь исследуемого объекта. Поэтому с течением времени на выходе данных и адресном выходе блока 13 управления многократно появляются новые коды,

10 которыми управляются блоки 15 задержки. При этом на тактовые входы АЦП 5 непрерывно поступают импульсы. Емкость адресных счетчиков 7 и ОЗУ 8 выбирается из условия просмотра по глубине всего сектора

5 сканирования, В моменты переполнения адресных счетчиков 7 на соответствующих входах элемента И 9 появляются сигналы логической единицы. После переполнения всех адресных счетчиков 7 на выходе эле0 мента И 9 будет сформирован сигнал, которым производится обнуление адресных счетчиков 7, запуск генератора 4 импульсов и выдача сигнала на выход блока 13 управления, в результате чего на его управляю5 щем выходе появится логический сигнал, с помощью которого ОЗУ 8 переводится в режим чтения и прекращаются сигналы на импульсном выходе блока 13. После запуска генератора 4 импульсов на его выходе начи0 нают формироваться прямоугольные импульсы, поступающие на вторые входы элементов ИЛИ 6. При этом на первые входы элементов ИЛИ 6 импульсы не поступают. Так как нет сигналов на импульсном

5 выходе блока 13 управления Таким образом, производится синхронное чтение всех ОЗУ 8, начиная с нулевой ячейки памяти. Выходные коды ОЗУ 8 складываются в суммирующем блоке 10. Блок 11 обработки сиг0 налов в цифровом виде осуществляет выделение огибающей импульсов и преобразование огибающей в аналоговую форму Полученная информация отображается на экране видеоконтрольного устройства 12.

5 Изобретение позволяет повысить разрешающую способность системы за счет динамической фокусировки при приеме эхо-сигналов и более точной фазировки зондирующих импульсов при излучении

0Формула изобретения

Система акустического изображения, содержащая п преобразователей ультразвуковой фазированной решетки приемный блок, излучающий блок, генератор импуль5 сов, п аналого-цифровых преобразователей, п элементов ИЛИ, п адресных счетчиков, п оперативных запоминающих устройств, элемент И. последовательно соединенные суммирующий Ьлок, блок обработки сигналов и видеоконтрольное

устройство, блок управления, первый и второй дешифраторы, п формирователей импульсов и п счетчиков импульсов, выходы которых подключены к входам соответствующих формирователей импульсов, выходы излучающего блока соединены соответственно с входами преобразователей ультразвуковой фазированной решетки, выходы которых подсоединены соответственно к входам приемного блока, подключенного п выходами к информационным входам соответствующих аналого-цифровых преобразователей, выходы которых соединены с информационными входами оперативных запоминающих устройств, подключенных выходами к входам суммирующего блока, выходы переполнения адресных счетчиков подсоединены соответственно к п выходам элемента И, выход которого соединен с входом блока управления, входами обнуления адресных счетчиков и с управляющим входом генератора импульсов, подключенного выходом к первым входам элементов ИЛИ, выходы которых подсоединены к счетным входам соответствующих адресных счетчи- ков, подсоединенных информационными выходами к адресным входам оперативных запоминающих устройств, управляющий выход блока управления соединен с управляющими входами каждого из п оператив- ных запоминающих устройств, выход

данных блока управления подключен к входам предустановки п счетчиков импульсов, адресный выход блока управления соединен со входами дешифраторов, а выходы первого дешифратора подсоединены к управляющим входам соответствующих счетчиков, отличающаяся тем, что, с целью повышения разрешающей способности за счет динамической фокусировки при приеме эхо-сигналов и более точной фазировки зондирующих сигналов при излучении, она снабжена третьим дешифратором и п блоками задержки, подключенными информационными входами к импульсному выходу блока управления, входами установки - к выходу данных блока управления и входам предустановки каждого из п адресных счетчиков, адресный выход блока управления соединен с входом третьего дешифратора, выходы которого подсоединены к управляющим входам соответствующих блоков задержки, подключенных выходами к счетным входам счетчиков импульсов, к тактовым входам соответствующих аналого-цифровых преобразователей и вторым входам элементов ИЛИ, выходы второго дешифратора соединены с управляющими входами соответствующих адресных счетчиков, а выходы формирователей импульсов подключены к соответствующим входам излучающего блока.

Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для визуализации внутренней структуры и дефектоскопии промышленных изделий и материалов, а также для медицинской диагностики. Цель изобретения - повышение разрешающей способности системы за счет динамической фокусировки при приеме эхо-сигналов и более точной фазировки зондирующих сигналов при излучении. Подключение выхода данных блока 13 управления к входам предустановки адресных счетчиков 7 и подключение выходов второго дешифратора 14 к управляющим входам адресных счетчиков 7 позволяет осуществлять грубую установку системы на первое фокусное расстояние при приеме эхо-сигналов. Сигналами с выхода третьего дешифратора 14 осуществляется управление N блоками 15 задержки, при этом с течением времени изменяется их регулировка, меняется положение приемного фокуса в течение приема эхо-сигналов. Осуществление динамической фокусировки при приеме повышает разрешающую способность системы. 1 ил.