Ультразвуковое сканирующее устройство Советский патент 1977 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может ыть использовано в ультразвуковых импульсных приборах медицинской диагностики, дефектоскопах н других контрольно-измерительных устройст1вах, в которых ультразвуковое сканирование производится «емеханическим путем.

Известны ультразвуковые сканирующие устройства, содержащие решетку электроакустических преобразователей и возбуждающие генераторы электрических импульсов, запускаемые от электрически управляемых электронных схем I.

В этих устройствах одни электроды каждого элемента решетки подключены к управляеMbLM линиям задержки, а другие электроды подключены к выходам генераторов возбуждения пьезоэлементов, выходы запуска которых через селекторы импульсов соединены с управляемым-и линиями задержки, причем центральная точка соединения электрически управляемых линий задержк-и подключ-ена к электронному ключу, коммутируемые входы которого соединены с генератором импульсов синхронизации и выходным усилителем.

Недостатком этих устройств является низкая надежность контроля, связанная с большой мертвой зоной и низкой разрешающей способностью .

Наиболее близким к предлагаемому устройств)у по технической сущности является ультразвуковое сканирующее устройство, содержащее объединенные в решетку пьезоэле ктрические преобразователи, расположенные симметрично их центральному преобразователю; каналы излучения-приема, число которых равно числу преобразователе, -каждый канал включает генератор возбуждения лреобразователя, предусилителъ, селектор импульсов и управляемую линию, задержки, выход которой соединен с входом линии задержки последующего канала; фазоинвертор, иротивофазные выходы которого соединены симметрично относительно |дентрального преобразователя с соответсггвующими управляющими входами линий задержек; генератор управляющего напряжения, подключенный к входу фазоинвертора; синхронизатор; еоединеяный

с ним генератор строб-нмиульсое, входы которого подключены к управляю-шим входам селекторов импульсов, и индикатор 2.

Недостатком его является нязкая надежность контроля.

Целью изобретения является я вышение «адежности контроля.

Эта цель достигается тем, что устройство снабжено электронным 1сл:Ю чом, вход котор.0го соединен с синхронизатором, выход - .с

входом линии задержки централъног.0 преоб 3 разователя, блоком усиления-детектирования, вход которого соединен с электронным ключом, а выход-с индикатором; преобразователи выполнены в виде пьезоэлектрических полос различной длины, уменьшающихся от центрального к периферийным преобразователям, одна боковая поверхность каждого из которых снабжена электродом, соединенным с корпусом решетки, другая боковая поверхность--двумя парами электродов с одинаковыми расстояниями между парами и соединенными первая пара-с -генератором возбуждения, а вторая - с предусилителем. На фиг. 1 изображена блок-схема ультразвукового сканирующего ycтpoйcтвa; на фиг. 2 - диаграмма временных задержек, поясняющая принцип действия устройства. Ультразвуковое устройство содержит пьезоэлектрические преобразователи в,виде полос 1, на поверхности которых нанесены электроды 2-4; калалы излучения-приема, включающие каждый предусилитель 5, управляемую линию задержки 6, селектор 7 импульсов и генератор 8 возбуждения преобразователя; одна пара электродов соединена с предусилителем 5, а другая - с генератором 8; блок 9 усиления-детектБрования, соединенный с его входом электронный ключ 10, выход которого соединен с входом линии задержки 6 центрального канала; синхронизатор И, соединенный с входом ключа 10; генератор 12 строб-импульсов, вход которого соединен с синхронизатором, а выходы - с селекторами импульсов каждого канала; генератор 13 управляющего напряжения; фазоинвертор 14, вход которого соединен с генератором 13, а противофазные выходы симметрично относительно центрального преобразователя 15 - с соответствующими входами линий задержек 6; и индикатор 16, соединенный с блоком 9 усиления-детектирования (см. фиг. 1). Устройство работает следующим образом. Выработанные синхронизатором 11 электрические импульсы через открытый в направлении пьезоэлементов электронный ключ 10 поступают на центральную точку соединения управляемых линий задержки и задержанные в них на равные промежутки времени подаются на входы селекторов 7 импульсов. Эти селекторы управляются сигналами генератора 12 строб-импульсов и обеспечивают запуск генератора 8 только импульсами синхронизации. Импульсы возбуждения подаются на электроды 3 пьезоэлектрических преобразователей. Участки элементов рещетки под электродами 3 образуют пьзеоизлучатели. Импульсы возбуждаемых ими упругих колебаний распространяются . по акустическим волноводам, образуемым пьезоэлектрическими преобразователями 1, и излучаются в рабочую среду. Временной сдвиг аК|устиче.ских импульсов в.апертуре рещетки для каждого . пьезоэлектрического преобразователя определяется суммарным временем задержки в управляемых линиях и в акустических вол30.-4поводах. Электроды 3 размещены на пьезоэлектрических преобразователях I таким образом, чтобы расстояния между электродами . 3 и излучающими торцами пьезоэлектрических преобразователей (уменьщались от середины к краям решетки на равные величины, соответствующие изменениям времени задержки в акустических волноводах на величины TO (см. фиг. 2), равные среднему времени задержки в управляемых линиях задержки б, т. е. когда на эти линии не подается управляющее напряжение. При отсутствии управляющего напряжения задержки сигналов на выходах всех элементов решетки одикаковы и равны задержке сигналов в центральном волноводе Ь где п - номер пьезоэлемента, отсчитанный от середины решетки; - время задержки в л-ом акустическом волноводе. Управляющие входы линий задержки б, подключенных симметрично .центральному элементу решетки, соединены с противофазными выходами фазоинвертора 1.4, поэтому при подаче управляющего напряжения время задержки в одних из них увеличивается, а в других уменьшается (на фиг. 2 направления изменения суммарного времени задерж.ки показаны стрелками). Так как эти линии соединены последовательно, при изменении времени задержки в них на Дтт суммарная задержка сигнала, излучаемого п-ым пьезоэлементом изменяется на пДтт. Таким образом, обеспечивается линейное временное распределение сигналов по апертуре решетки и при изменении управляющего напряжения осуществляется сканированием диаграммы направленности. В режиме приема падающие ультразвуковые вошны в каждом элементе решетки возбуждают импульсы, фаза которых зависит от угла падения волны. Эти импульсы распространяются по ак1устическим волноводам и при прохождении участков с электродами 2 на них возникают электрические импульсы. Эти импульсы усиливаются в предусилителях 5, выходы которых подключены к электрически управляемым линиям задержки б. Сигналы, прошедшие эти линии задержки, суммируются на входе электронного ключа 10, который в режиме приема открыт в направлении блока 9 усиления-детектирования и индикатора 16. В режиме приема временные задержки сигналов отличаются от соответствующих задержек в режиме излучения только постоянной величиной Ата, определяемой расстоянием между электродами 2 и 3. Поэтому при изменении управляющего напряжения сканирование диаграммы направленности приемника осуществляется по такому же закону, как и в случае излучателя.

Формула изобретения

Ультразвуковое сканирующее устройство, содержащее объединенные в рещетку пьезоэлектрические Преобразователи, расположенные симметрично их центральному Преобразователю; каналы излучения-приема, число которых равно числу преобразователей, каждый канал включает генератор возбуждения преобразователя, предусилитель, селектор импульсов и управляемую ли-нию задержки, выход которой соединен с входам линии задержки последующего канала; фазоинвертор, противофазные выходы которого соединены симметрично относительно .центрального преобразователя с соответствующими управляющими входами линий задержек; генератор управляющего напряжения, подключенный к входу фазоинвертора; синхронизатор; соединеННый с ним генератор строб-импульсов, входы которого подключены к управляющим входам селекторов импульсов, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повыщения надежности контроля, оно снабжено электронным ключом, вход которого соединен

с синхронизатором, выход - с входом линии задержки центра1льного преобразователя, блоком усиления-йетектирования, вход которого соединен с электронным ключом, а выход - с индикатором; преобразователи выполнены в виде пьезоэлектрических полос различной длины, уменьщающихся от центрального к периферийным преобразователям, одна боковая поверхность каждого из которых снабжена

электродом, соединенным с корпусом рещетки, другая боковая поверхность - двумя парами электродов с одинаковыми расстояниями между парами и соединенными первая пара с генератором возбуждения, а вторая с

предусилителем.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Гуща И. И. Разработка и исследование электроакустических измерительных систем с

электрическим сканированием ультразвукового пучка. Канд. диссертация, Каунас, 1973.

2.I. С. Somer, Н. А. С. -Kampkuisen. Ultrasonics in biology and medicine. Proceedings of the conference on ultrasonics in biology and

medicine, Jablonna-Warsaw, 05.10.70.

it n-t

fi-f ft

п

1 О г /7

Элементы решет/а/

Ifli/S.