Визуализатор ультразвукового поля Советский патент 1982 года по МПК G01N29/00 G01D5/02 

изобретение относится к контрольно-измерительной технике и может быть использовано для определения структуры ультразвуковых полей в жидкости, в частности в ультразвуковой дефектоскопии. Известен визуализатор ультразвукового поля, содержащий пластину из поглощающего ультразвуковые колебания материала, размещенную на металлической мембране, другая сторона которой покрыта слоем жидких кристал лов П. Недостатки визуализатора - малое время существования изображения и ни 3 кая н адежност ь. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является еизуализатор ультразвукового .поля, содержащий поглотитель ультразвуковы колебаний с двумя плоскопараллельными поверхностями, одна из которых покрыта слоем температурочувствител ных жидких кристаллов 2. Недостатки этого визуализатора заключаются в невысокой чувствительности и разрешающей способности изза слабого поглощения ультразвуковых колебаний в поглотителе. Цель изобретения - повышение чувствительности и разрешающей рпособности визуализатора за счет резонансного поглощения ультразвуковых колебаний. Поставленная цель достигается тем, что в визуализаторе ультразвукового поля, содержащем поглотитель ультразвуковых колебаний с двумя плоскопараллельными поверхностями, одна из которых покрыта слоем температурочувствительных жидких кристаллов, поглотитель выполнен с регулируемой резонансной частотой из материала с волновым сопротивлением, отличным от волнового сопротивления контролируемой среды. Поглотитель может быть выполнен в виде двух встречно направленных

клиньев с равными углами наклона, контактирующих.наклонными поверхностями и установленных с возможностью взаимного перемещения.

Кроме того, поглотитель может быть выполнен в виде тонкостенной оболочки, заполненной поглощающей ультразвуковые колебания жидкостью.

В одном варианте выполнения визуализатор снабжен соединенным с оболочкой патрубком с поршнем, а боковые стенки оболочки выполнены гофрйрйванными.

В другом варианте визуализатор снабжен механическим приводом для регулирования толщины поглотителя.

На фиг. 1 изображена схема визуалйзатора ультразвукового поля с поглотителем в виде клиньев , на фиг 2 - то же, с поглотителем в виде тонкостенной оболочки с патрубком и поршнем.

Визуализатор содержит слой 1 жидких кристаллов и поглотитель 2, выполненный либо в виде клиньев 3 и Ц из плексигласа, либо в виде оболочки 5 с жидкостью 6, заполняющей оболочку 5 с боковыми стенками 7 и патрубок 8 с поршнем 9. Для защиты слоя 1 жидких кристаллов он покрыт оптически прозрачной пластиной tO.

8 качестве жидкости может использоваться обладающая значительным поглощением ультразвука уксусная кислота.

Визуализатор работает следующим образом.

Визуализатор помещают, в жидкость с исследуемым ультразвуковым полем, так что ультразвуковая волна падает нормально поверхности поглотителя 2. В результате многократных отражений в поглотителе 2 между его плоскопараллельными поверхностями ультразвуковая волка частично поглощается, что приводит к возникновению в погло тителе температурного поля, соответ ствуюи1его распределению энергии по фронту падающей волны.

Температурное поле регистрируется слоем 1 температурочувствительных жидких кристаллов, локальным изменением цвета а отраженном свете в соответствии с локальной температурой каждого участка поля.

IВ результате на поверхности слоя 1 возникает цветное изображение температурного поля, соответствующее / распределению интенсивности ультра51ука по фронту ультразвуковой вол- ны, которое визуально наблюдают или регистрируют при освещении слоя 1 источником света.

Максимальное поглощение ультразвуковых колебаний обеспечивается на резонансной частоте поглотителя 2.

Для настройки его в резонанс с падающими ультразвуковыми колебаниями необходимо отрегулировать толщину поглотителя 2.

Регулиров(ка достигается взаимным смещением клиньев 3 и i, перемещением поршня 9 по патрубку 8 с последующей

фиксацией его положения, с помощыо механического привода или другим путем.

Испытания макетов предлагаемого .изобретения показывают, что при

определении распределения ультразвукового поля а воде резонансный поглотитель из плексигласа обеспечивает увеличение поглощения ультразвуковых колебаний на резонансной частоте в

5 раз по сравнению с поглощением вне резонанса.

При выполнении гюглотителя а виде фторопластовой оболочки, заполненной уксусной кислотой, увеличение поглощения составляет около 3 рэз. Соответственно увеличивается чувствительность и разрешающая способность визуализатора.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить чувствительность и разрешающую способность визуализации ультразвуковых полей.

Формула изобретения

1. Визуализатор ультразвукового поля, содержащий поглотитель ультразвуковых колебаний с двумя плоскопараллельными поверхностями, одна из которых покрыта слоем температурочувствительных жидких кристаллов, о т л и чаю щи и с я тем, что, с целью повышения чувствительности и разрешающей способности визуализатора за счет резонансного поглощения ультразвуковых колебаний, поглотитель выполнен с регулируемой резонансной частотой из материала с волновым сопротивлением, отличным

от волнового сопротивления контролируемой среды.

2.Визуализатор по п.1, о т л и чающийся тем, что поглотитель выполнен в виде двух встречно направленных клиньев с равными углами наклона, контактирующих наклонными поверхностями, и установленных с воэможностью взаимного перемещения.

3.Визуалиэатор по п.1, о т л ичающийся тем, что поглотитель выполнен в виде тонкостенной оболочки, заполненной поглощающей ультразвуковые колебания жидкостью.

4.Визуализатор по п.З, о т л ичающийся тем, что он снабжен

соединенным с оболочкой патрубком с поршнем, а боковые стенки оболочки выполнены гофрированными .

5. Визуализатор по п.З о т л ичаюадийся тем, что он снабжен механическим приводом для регулирования толщины поглотителя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Materials Evaluation, 1970, vol. 28, tP Ц, p. 73-76. . 2. Авторское свидетельство СССР IP 7l76f6, кл. G 01 N 29М, 1Э78 (прототип).

/ff

фуг. /