Ультразвуковое фокусирующее устройство Советский патент 1992 года по МПК B06B3/04 

(21)4904183/10 (22)22.01.91 (46) 15.12.92. Бюл. №46 (72) В.Г. Прохоров и Е.Л. Казмировский (56) Ультразвук. Маленькая энциклопедия/под ред. И.И. Голяминой М.: Сов. энциклопедия, 1979, с. 306-308.

Авторское свидетельство СССР № 920517, кл. G 01 N 29/04, 1980.

Авторское свидетельство СССР № 991656. кл. В 06 В 3/04, 1981.

Авторское свидетельство СССР № 879447, кл. G 01 N 29/04, 1980. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ФОКУСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

(57) Использование: ультразвуковая техника. Сущность изобретения: первый излучающий эпемент выполнен в виде цилиндра с кольцевыми секциями, толщины которых выбраны в соответствии с размерами зон Френеля. Второй излучающий элемент выполнен в виде диска из коаксиально расположенных секций, радиальные размеры которых соответствуют размерам зон Френеля. Второй излучающий элемент установлен соосно первому излучающему элементу на его торце через развязывающую вставку. Внешние диаметры излучающих элементов равны, фокусы совмещены в одной точке на оси симметрии устройства, на внешних поверхностях излучающих элементов расположены звукоотражающие экраны. 1 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. Рефлектор изменяет направление падающей на него волны таким образом, что в некоторой части пространства возникает концентрация энергии отраженных волн - это и является фокальной областью.

По этому же принципу работают фокусирующие устройства, использующие в качестве рефлектора плоский и цилиндрический зонные отражатели, в которых соседние зоны выполнены из матери(Л

С

алов с противоположными по знаку коэффициентами отражения.

Недостатком указанных устройств является малая излучающая поверхность, определяемая размерами излучателя, а также потери, обусловленные переотражением ультразвуковых волн от рефлектора. Следствием этого является невысокая интенсивность ультразвука в фокусе.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее излучающий элемент, выполненный в виде дуговых секций, образующих поверхность полуцилиндра, высоты которых выбраны в соответствии с размерами зон Френеля, и звукоотражающий экран, расположенный на внешней поверхности излучающего элемента.

XI 00

О 00

о

Недостатком такого устройства является низкая мощность излучения в фокусе, обусловленная малыми размерами излучающей поверхности.

Цель изобретения - повышение мощности излучения.

Цель достигается тем, что устройство выполнено в виде двух излучающих элементов. Причем первый излучающий элемент выполнен в виде цилиндра с кольцевыми секциями, один из его торцов связан через развязывающую вставку со вторым излучающим элементом в виде диска из коаксиаль- но расположенных секций, радиальные размеры которых соответствуют размерам зон Френеля. Первый и.второй излучающие элементы установлены соосно, их внешние диаметры равны, фокусы совмещены в одной точке на оси симметрии устройства, а на внешней поверхности второго элемента расположен дополнительный эвукоотража- ющий экран. Соседние секции обоих излучающихэлементовимеютпротивоположные направлений колебаний за счет различной поляризации или фазы подводимых электрических напряжений.

На чертеже представлено продольное сечение устройства и схема электрических соединений.

Ультразвуковое фокусирующее устройство содержит цилиндрический излучающий элемент в виде кольцевых секций 1, высоты которых соответствуют размерам зон Френеля, плоский излучающий элемент в виде диска из коаксиально расположенных секций 2, радиальные размеры которых соответствуют размерам зон Френеля, зву- коотражающий экран 3, подводящие электроды 4, Цилиндрический элемент связан с дисковым элементом через развязывающую вставку 5. Размеры обоих излучающих элементов выбраны таким образом, что их

фокусы совмещены в одной точке на оси симметрии устройства. Работа устройства происходит следующим образом.

При подаче возбуждающего электрического напряжения через электроды 4 на секции цилиндрического 1 и плоского 2 излучающих элементов излучаемые этими секциями цилиндрические и плоские волны преобразуются в сферические, сходящиеся

синфазно в едином фокусе F.

Таким образом, за счет увеличения более чем вдвое площади излучающей поверхности при сохранении размера по образующей цилиндрического элемента

обеспечивается в сравнении с прототипом увеличение более чем вдвое излучаемой мощности в фокусе устройства. Формула изобретения Ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее первый излучающий элемент в виде соосно расположенных секций, толщины которых выбраны в соответствии с размерами зон Френеля, и звукоотражаю: щий экран, расположенный на внешней поверхности первого излучающего элемента, отличающееся тем, что, с целью повышения мощности излучения, первый излучающий элемент выполнен в. виде цилиндра с кольцевыми секциями, один из его

торцов связан через развязывающую вставку с введенным вторым излучающим зле ментом в виде диска из коаксиально расположенных секций, радиальные размеры которых соответствуют размерам зон

Френеля, причем первый и второй излучающие элементы установлены соосно, их внешние диаметры равны, фокусы совмещены в одной точке на оси симметрии устройства, а на внешней поверхности второго

излучающего элементе расположен дополнительно введенный эвукоотражающий экран.