Способ изготовления акустической линзы Советский патент 1979 года по МПК B06B3/04 G01N29/04 

(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОЙ ЛИНЗЫ

Изобретение относится к области акус тики, в частности к ультразвуковой дефектоскопии, голографии и медицинской диагностике. Известны способы изготовления акустической лт1зы, включающие заполнение гибкой пленки жидкостью и придание поверхности линзы заданного постоянного радиуса кривизны 1. Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ изготовления акустической линзы путем растяжения гибкой пленки, заполнения ее жидкостью с отличным от окружающей среды коэффициентом преломления звука и прщгания линзе постоянного радиуса кривизны за счет изменения объем жидкости в ней. В линзах, изготовленных этим способом, удерживание и формирование поверхности линзы осуществляется оболочкой, выполненной из полимерного, гибкого материала 2. Однако Изготовленные этим способом линзы имеют искажения, вызванные сфер ческой аберрацией, а наличие пленки приводит к уменьшению звукопрозрачности линзы. Цель изобретения - устранение сферической аберрации и увеличение звукопрозрачности акустической линзы. Это достигается тем, что в звукопреломляющую жидкость вводят магнитную добавку, эластичную пленку с жидкостью помешают в магнитное поле, напряженность которого изменяют по величине и направлению до получения требуемого радиуса кривизны, после чего удаляют эластичную пленку. На фиг. 1-4 показана последовательность осуществления предложенного способа. Предложенный способ осуществляют следующим образом. В гибкую пленку 1 через отверстие 2 вливают-ферромагнитную жидкость 3 (фиг. 1), пленка при этом размещена в соленоиде 4. Затем подносят к нижней части линзы магнит 5 (фиг. 2), в резуль36тате чего возникает градиент давлений, Вытесняющий воздушные пузырьки ил объема жидкости на поверхность. После этого магнит 5 удаляют. Пропускают через солено1щ электрический ток и формируют возникающим магнитным полем линзу заданной формы (фиг. 3), после чего удаля ют гибкую пленку {фиг. 4). В качестве звукопрелемляюшего вещества в зависимости от типа линзы (выпуклая или вогнутая) и окружающей ее среды могут быть использованы феррома) ниткые жидкости,приготовленные на воде керосине, силиконовом и льняном масле и т. д. Так, для придания льняному маелу магнитных свойств на 100 мл льняного масла берется 18 г магнетита и 5 м стабилизатора. Коэффициент преломления звука относительно воздуха и воды при этом равен 5, 6 и 1, 3 соответственно. Размены частиц магнетита составляют 50-10О А, что значительно меньше длины волны в диапазоне частот 0,1-1 мГи. Жидкость вводят в пленку из перфоля. Диаметр линзы определяется внутренним диаметром соленоида и равен 4 см. Соленоид охлаждается проточной водой. Для удаления пузырьков после заполнения пленки Б жидкости создают градиен давления до 0,18 атм/см за счет воздей ствия магнитного поля на ферромагнитную жидкость. Важно, чтобы этот градиент давления был направлен преимущественно в одну сторону. В приведенном случае он направлен по оси лимзы. В качестве источника сильно-неоднородного по,1я испол зуется круглый магнит диаметром 3,5 см создающий градиент напряженности магнитного поля в жидкости 3-10 а/м, который вплотную к по верхности пленки. Время необходимое для удаления пузырьков выражается формулой i- ГД - константа, опреде I1&НГ1 ляемая эффективным радиусом пузыря и средней толщиной слоя линзы, t - вязкость жидкости, 1ДН1 - величина градиента напряженности магнитного поля, I - намагниченность жидкости. Чем боль ше градиент напряженности магнитного поля и намагниченность жидкости и чем меньше вязкость жидкости, тем быстрее удаляются пузырьки из жидкости, уменьшающие звукопрозрачность линзы. Для напряженности поля |ЛН1 ЗЮ а/м и толщины линзы 1 см время удаления пузырьков составляет 5-6 мин. После 5 4 дегазации медленно перемешают магнит от линзы и увеличивают ток в обмотке соленоида, тем самым изменяя градиент напряженности магнитного поля по величине и направлению. При этом под действием магнитного поля (сил взаимодейств Ш Ж1ЩКОСТИ с полем и силами упругости) линза принимает требуемую форму. Затем пленку удаляют н окончательно происходит формирование поверхности линзы, удовлетворяющей соотношению + п + -|г где (/ г -.- полуоси эллипса, описывающего требуемую форму поверхности линзы, при которой устраняется сферическая аберрация,. В случае, когда окружающей средой служит воздух, формируют линзу с постоянным радиусом кривизны, поскольку коэффициент преломления звука на границе масло-воздух раРвен 5,6 и 0,98. Для системы масло-вода П 1,2 и % 0,57, при этом существенными являются ошибки, вносимые сферической аберрацией. Фокусное расстояние линзы для воздуха и воды равно 3 см. Для создания требуемой конфигурации напряженности магнитного поля может быть использован многосекпионный соленоид, позволяющий регулировать ток в отдельных секциях, что позволяет создать распределение напряженности магнитного поля внутри соленоида вида Н На + Н, где На H(f ,2) и Нс ( 2 )- вектора напряженности магнитного поля, представляющие его аксиально симметричную и асимметричную сое- тавляюшие. Причем Н ( Z ) компенсирует искажения, вызванные силой тяжести линзы и имеет ™ «3-(Ям-Лр)-. где р J п - плотность масла и окружаюJ щей среды; Q- вектор ускорения свободного падения; J- намагни 1енность жидкости; д HQ- вектор градиента напряженности асимметричной части магнитного поля. Составляющие аксиально симметричной части поля имеют ввд «ivrfFTF