Ультразвуковое фокусирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК G01N29/22 

сл

с

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний при силовом воздействии ультразвука на жидкие и твердые среды, например, в дефектоскопии, медицинской диагностике и других. Цель изобретения - повышение интенсивности ультразвука в фокальной плоскости. Цель достигается тем, что параболический рефлектор с широким и узким отверстиями выполнен в виде половины тела вращения, образованного вращением части параболы, отсекаемой прямой, являющейся осью вращения и проходящей через ее фокус параллельно директрисе, не содержащей вершины параболы. Преобразователь выполнен в виде полуцилиндра и размещен в широком отверстии рефлектора так, что его образующая параллельна оси вращения параболы, Фокусы преобразователя и рефлектора совмещены в общей точке на оси полуцилиндра в узком отверстии рефлектора. 2 ил.

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний при силовом воздействии ультразвука на жидкие и твердые среды, а также при медицинской ультразвуковой диагностике и терапии.

Известны фокусирующие устройства, состоящие из двух основных элементов: активного излучателя и пассивного рефлектора 1, Рефлектор изменяет направление падающей на него волны таким образом, что в некоторой части пространства возникает концентрация энергии отраженных волн - это и является фокальной областью.

Наибольший интерес вызывает устройство, содержащее элипсоидальный рефлектор со сферическим излучателем, центр которого совпадает с первым фокусом элипсоида, так как в этом случае высокая концентрация ультразвука обеспечивается за пределами конструкции - во втором фокусе,

Однако это устройство в силу ограничений на размеры излучателя, расположенного внутри рефлектора, имеет рабочий диапазон в пределах высоких (мегагерцевых) ультразвуковых частот и не обеспечивает эффективной фокусировки на более низких частотах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее рефлектор в виде параболоида вращения, в

XI о со ю

Х|

со

широком входном отверстии которого размещен плоский дисковый излучатель 2.

Недостатком данного устройства является ограниченная возможность концентрации энергии в фокусе при заданных габаритах устройства в целом. Это связано с малой площадью излучения плоского диска, определяемой раскрывом рефлектора. При исходной невысокой удельной мощности для плоских излучателей общая акусти- ческая мощность будет мала, что снижает эффективность фокусировки.

Цель изобретения - повышение интенсивности ультразвука в фокальной области.

Цель достигается тем, что рефлектор выполнен в виде половины тела вращения, образованного вращением части параболы, отсекаемой прямой, являющейся осью вращения и проходящей через ее фокус параллельно директрисе, не содержащей вершины параболы, а преобразователь выполнен в виде полуцилиндра и размещен в широком отверстии рефлектора так, что его образующая параллельна оси вращения параболы, причем фокусы преобразователя и рефлектора совмещены в общей точке на оси полуцилиндра в узком отверстии рефлектора.

На фиг.1 представлено ультразвуковое фокусирующее устройство, общий вид, по- перечное сечение; на фиг.2 - то же, вид сверху, продольное сечение.

Устройство содержит электроакусти- еский преобразователь в виде полуцилиндра 1, размещенный в широком отверстии пораболического рефлектора 2, на внешней (выпуклой) стороне преобразователя размещен звукоотражающий экран 3. Преобразователь электрическими выводами 4 подключен к генератору.

Работа устройства происходит следующим образом. При подаче возбуждающего электрического напряжения на электроды 4 преобразователя 1 последний излучает цилиндрическую волну, которая при от- ражении от поверхности рефлектора 2 трансформируется в сферическую волну, сходящуюся в общий фокус F, где получается высокая интенсивность ультразвука

В качестве материала для рефлектора могут быть использованы металлы, пено- пласты и др., удельное акустическое сопротивление которых существенно отличается от удельного акустического сопротивления рабочей среды (воды) для получения коэффициента отражения близкого к 1.

В качестве излучателя могут быть использованы любые полуцилиндрические электроакустические преобразователи на толщинных колебаниях (пьезокерамиче- ские, магнитострикционные, ферритовые и т.п.). Преобразователь может быть выполнен в виде дуговых секций, либо секционированным, что позволяет формировать фокусирующее устройство при заданных габаритах на более низкие ультразвуковые частоты (десятки и сотни килогерц), а интенсивность ультразвука в фокусе по сравнению с прототипом может быть увеличена более чем вдвое.

Таким образом, ультразвуковое фокусирующее устройство обеспечивает в широком диапазоне частот, в том числе и на относительно низких ультразвуковых частотах, высокую концентрацию энергии в фокальной области.

Формула изобретения Ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее параболический рефлектор с широким и узким отверстиями и электрический преобразователь, установленный в широком отверстии рефлектора, отличающееся тем, что, с целью повышения интенсивности ультразвука в фокальной плоскости, рефлектор выполнен в виде половины тела вращения, образованного вращением части параболы, отсекаемой прямой, являющейся осью вращения и проходящей через ее фокус параллельно директрисе, несодержащей вершины параболы, преобразователь выполнен в виде полуцилиндра, размещенного в широком отверстии рефлектора так, что его образующая параллельна оси вращения параболы, а фокусы преобразователя и рефлектора совмещены в общей точке на оси полуцилиндра в узком отверстии рефлектора.

Фие z