Устройство для визуализации акустических колебаний Советский патент 1992 года по МПК G01N29/06 

со

с

Изобретение относится к акустооптике, а более конкретно к устройствам для визуализации акустических колебаний и может быть использовано для решения задач ультразвуковой дефектоскопии, медицинской диагностики, акустической голографии, в системах акустической локации. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет параллельной обработки информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний. В устройстве осуществляется преобразование акустического изображения в соответствующее распределение электрического потенциала по поверхности пьезоэлектрической пластины, который используется для модуляции электронных потоков между катодом, нанесенным на пьезоэлектрическую пластину, и люминесцентным экраном. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к акустооптике, а более конкретно к устройству визуализа- торов и преобразователей акустических колебаний и может быть использовано для решения задач акустической (ультразвуковой) дефектоскопии, медицинской диагностики, акустической голографии, в системах акустической локации.

Известен визуализатор акустических колебаний, содержащий электронно-лучевую трубку, имеющий входное окно, закрытое кварцевой пьезоэлектрической пластинкой, из поверхности которой сканирующий электронный пучок выбивает вторичные электроны. Они собираются коллектором и созданный ими электрический сигнал после усиления отдельным усилителем подается на модулятор приемного

кинескопа, на экране которого возникает видимое изображение.

Последовательное сканирование электронным пучком поверхности окна замедляет процесс получения информации о звуковом поле и тем самым снижает быстродействие устройства. А наличие большого количества элементов (отдельного источника электронного пучка, системы сканирования, усилителя электрического сигнала, отдельного кинескопа) усложняет конструкцию устройства и снижает его надежность.

Из известных визуализаторов акустических колебаний наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектрический визуализатор. Этот визуализатор содержит вакуумированный корпус с входным окном, перекрытым пластиной из пьезоэлектрического материала,

VJ

0 ND

ю ю о

и установленные в корпусе источник электронов, усилитель электронного потока и люминесцентный экран, а также систему сканирования поверхности окна и управления положением электронного пучка.

Использование принципа (и системы) сканирования поверхности окна приводит к необходимости последовательного получения и обработки информации об отдельных элементах визуализируемого поля акустических колебаний, что замедляет процесс получения результатов и, стало быть, быстродействие всего устройства в целом.

Кроме того, наличие системы сканирования и управления положением электронного пучка усложняет конструкцию устройства и удорожает его .

Целью настоящего изобретения является повышение быстродействия устройства за счет параллельной обработки информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний, а также упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для визуализации акустических колебаний, содержащем вакуумированный корпус с входным окном, перекрытым пластиной из пьезоэлектрического материала, и установленные в корпусе источник электронов, усилитель электронного потока и люминесцентный экранвведены управляющая сетка, размещенная между источником электронов и люминесцентным экраном, источник электрического потенциала, соединенный с управляющей сеткой, источник электронов выполнен в виде катода, нанесенного на внутреннюю поверхность пьезоэлектрического потенциала, соединенный с управляющей сеткой, источник электронов выполнен в виде катода, нанесенного на внутреннюю поверхность пьезоэлектрической пластины, на внешнюю поверхность которой нанесен электрод, подключенный к выходу источника электрического потенциала,усилитель электронного потока выполнен в виде микроканального умножителя, расположенного между управляющей сеткой и люминесцентным экраном.

Источник электронов может быть выполнен в виде автоэмиссионного катода или фотокатода, причем в последнем случае он может быть снабжен источником подсветки.

На чертеже приведена общая схема устройства для визуализации акустических колебаний.

Устройство содержит вакуумированный корпус 1 с входным окном 2, перекрытым пластиной 3 из пьезоэлектрического материала и установленные в корпусе 1 источник

4 электронов и усилитель 5 электронного потока и люминесцентный экран 6, управляющую сетку 7, размещенную между источником 4 электронного потока и

люминесцентным экраном 5, и источник 8 электрического потенциала, соединенный с управляющей сеткой 7, источник 4 электронов выполнен в виде катода, нанесенного на внутреннюю поверхность пьезоэлектриче0 ской пластины 3, последняя имеет электрод 9 на ее внешней поверхности, который подключен ко второму выходу источника 8 электрического потенциала, а усилитель 5 электронного потока выполнен в виде мик5 роканального умножителя, расположенного между управляющей сеткой 7 и люминесцентным экраном 6.

Кроме того, на чертеже показаны источник 10 подсветки фотокатода 4, позицией

0 11 показана падающая акустическая волна, 12 - электронное облако.

Устройство работает следующим образом,

Источник 10 подсветки фотокатода 4 со5 здает электронное облако 12, которое благодаря действию источника 8 электрического смещения оказывается запертым между фотокатодом 4 и управляющей сеткой 7, так что на вход усилителя 5

0 электронного потока электроны не поступают, и экран 6 не люминесцирует. При попадании на входное окно 9 акустической волны 11 (распределение интенсивности колебаний в ней изображено различной часто5 той стрелок) в окне 2 возникает пространственное распределение механических напряжений (на рисунке оно показано различной густотой штриховки), которое преобразуется в соответствующее распре0 деление разности потенциалов между торцами пластины 3. В свою очередь, этс вызывает уменьшение величины запирающего электрического напряжения между сеткой 7 и соответствующими участками фо5 токатода 4. На этих участках электроны из облака 12 получают возможность прорваться сквозь сетку 7 и попасть на вход микроканального умножителя 5. Чем больше величина механического напряжения на

0 участке пластины 3, тем, следовательно меньше оказывается величина запирающего потенциала между сеткой 7 и этим участком и.тем более интенсивным оказывается электронный поток в каналах микроканаль5 ного усилителя 5 и более яркой люминесценция экрана 6. Таким образом распределение интенсивности в акустической волне 11 преобразуется в распределение яркости экрана 6. При этом, обработке информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний производится параллельно по многим каналам, т.е. одновременно по всему полю. Это позволяет повысить быстродействие устройства по сравнению с аналогом, где, вследствие вве- дения системы сканирования, обработка производится путем последовательного во времени перебора отдельных элементов.

Отсутствие сканирующей системы позволяет кроме того упростить конструкцию устройства по сравнению с прототипом.

Формула изобретения 1. Устройство для визуализации акустических колебаний, содержащее вакуумиро- ванный корпус с входным окном, перекрытым пластиной из пьезоэлектрического материала, и установленные в корпусе источник электронов, усилитель электронного потока и люминесцентный экран, о т- личающееся тем, что, с целью повышеЛ ////

-п ; X.ния быстродействия за счет параллельной обработки информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний, оно снабжено управляющей сеткой, размещенной между источником электронов и люминесцентным экраном, и источником электрического потенциала, соединенным с управляющей сеткой, источник электронов выполнен в виде катода, нанесенного на внутреннюю поверхность пьезоэлектрической пластины, последняя имеет электрод на ее внешней поверхности, который подключен к второму выходу источника электрического потенциала, а усилитель электронного потока выполнен в виде микроканального умножителя, расположенного между управляющей сеткой и люминесцентным экраном.

/

6

а/

5