Способ ультразвуковой томографии Советский патент 1982 года по МПК G01N29/04 

Изобретение относится к ультразв ковой томографии и предназначено для использования в ультразвуковой дефектоскопии изделий, материалов, а также в медицинской диагностике обширного круга заболеваний.

Известен способ томографии с использованием в качестве источника излучения рентгеновских лучей, при котором осуществляют сканирование объекта механическим способом при поступательном и вращательном движении системы излучатель-детектор, определяют с помощью ЭВМ коэффициент ослабления измерения в соответствии с осуществленными траекториями сканирования и реконструируют изображение плоского сечение объекта в виде пространственного распределения коэффициента ослабления рентгеновского излучения Q.

Недостатком указанного метода является высокая доза облучения рентгеновскими лучами как пациента, так и оператора.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ ультразвуковой томографии, при кото.ром сканируют исследуемый объект с обеспечением прозвучивания заданно

плоскости его под различньми углами, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний при каждом значении угла, по полученным значениям времени рассчитывают коэффициент ослабления, по которому судят о структуре объекта 2.

Недостатками указанного способа являются низкая точность исследования,

10 связанная с неизбежностью погрешностей из-за отклонения линейной и угловой скорости перемедения систегш источникприемник от заданной, таким образом, ошибки в определении координгп точек,

15 в которых определяют фазовую скорость звука; длительность процесса сканирования и, следовательно, низкая производительность способа.

Целью изобретения является повыше20нне точности и производительности. Указанная цель достигается тем, что согласно способу сканируют исоле дуемый объект с обеспечение прозаучивания згшанной плоскости его под,

25 различными углами, измеряют время распространения ультразвуковых коле баний при каждом значении угла, по полученным значением времени рассчи- тывают коэффициент ослабления, по

30 которому судят о структуре объекта. сканирование проводят расходящимся пучком ультразвуковых колебаний, ис точник которого перемещгиот по окружности с радиусом, превышающим размер исследуемого объекта, а коэффициент ослабления рассчитывают из соотношения„...jnH-W-p. ot где время прихода переднего фронта волны, прошедшей через исследуемый объект, tp- время прихода переднего фронта волны в иммерсионной жидкости; пц - искомый коэффициент ультр звуковой волны в точке с координатами (г,/); R - радиус замкнутого контура образованного преобразователями;т - переменная интегрирования oL - радиальная координата луча распространения колеба ний ультразвуковых. На чертеже представлено устройтсв реализующее способ ультразвуковой томографии. Устройство содержит неподвижную платформу 1 с центральным отверстием 2, в котором размещен исследуемый объект 3 и кольцевидная рама 4. Между объектом 3 и кольцевидной рамой 4 находится эластичная замкнутая пленк 5,причем между ней.и рамой 4 имеется иммерсионная жидкость 6 для обеспече ния необходимого акустического контакта. На внутренней стороне кольцевидной рамы 4 расположены пьезопреобраэователи 7, рама крепится к жест КИМ направляющим 8, находящимся на . неподвижной платформе 1, с помощью средств/обеспечивающих поступательно движение рамы 4 вдоль направляющих 8 и вращательное ее движение вокруг оси проходящей через направляющие 8 и перпендикулярной к неподвижной оси 9. . Крепление объекта осуществлено посредством крепежного фланца 10, который удерживает неЬущую деталь 11 с расположенным на ней объектом 3. Устройство содержит также блок 12 программного управления, а все преобразователи 7 связаны по входу и выходу с блоком 13 электронной коммутации и регистрации измеренных сиг налов, связанным по входу и выходу с блоком 12 программного управления и по входу с генератором 14 электрических импульсов, который в свою очередь связан по входу с блоком 12 программного управления. Блок 13 злеткронной коммутациии регистрации связан по выходу с аналого-цифровым пр зобразователем 15, который связан по входу с блоком 12 программного управления, а по выходу - с блоком 16 буферной магнитной памяти,связан;ным также по входу с блоком 12 программного управления и взаимосвязанным с электронной вычислительной машиной 17. Электронная вычислительная машина 17 взаимосвязана со средствами 18 внешней магнитной памяти и связана по выходу с полутоновым 1исплеем 19, Способ осуществляется следующим образом. С помощью блока 13 коммутации и регистрации, связанного с генератором 14 электрических импульсов, осуществляется возбуждение одного из преобразователей 7, расположенных на кольцевой раме 4. Преобразователь 7 формирует ультразвуковой , который облучает область объекта 3. Группы преобразователей, расположенные рядом с излучающим преобразователем и напротив его, регистрируют сигналы, которые поступают на вход блока 13 коммутации и регистрации, затем сигналы передаются через аналоговый преобразователь 15 в блок 16 буферной магнитной памяти, после чего описанный процесс повторяется, причем осуществляется возбуждение уже другого преобразователя 7. Процесс сканирования ультразвуком объекта осуществляют до тех пор, пока каждый из преобразователей 7, образующих замкнутый контур (кольцевидную раму 4), поочередно не будрт задействован в режиме облучения, таким образом осуществляют сканирование пучком ультразвуковых колебаний, источник которого (преобразователь 7) перемещаиот с помощью блока 12 программного управления и связанного с ним блока 13 коммутации и регистрации, по окружности (кольцевидной рамы 4),радиус которой превышает размер ссле;зуемрго объекта 3. При помощи электронной вычислительной машины 17 измеренная информация считывается с блока 16 буферной магнитной памяти и обрабатывается с целью получения распределения значений фазовой скорости ультразвука по исследуемому сечению объекта 3, используя зависимость между временем прихода переднего фронта ультразвуковой волны, прошедшей через объект, и фазовой скоростью звука в конкретной точке р .tuaw-to Jn lr.VbT-, oi где Время -прихода переднего фронта волны; Гц-время прихода фронта волны в иммерсионной ЖИДКОСТИ) R - радиус замкнутого контура, обра зованного преобразователями i искоьвлй коэффициент ослабления ультразвуко вой волны, 1 4 JL.. ) Со г - Переменная интегрирования;oL - радиальная координата вершин луча распространения ультразвуковых колебаний, т. кратчайшее рассто яние от центра неподвижного объе та до ультразвуко вого луча. Результаты обработки записываются В- блок В1 ешней магнитной памяти или визуализируются на экране дисплея 19 Данный способ позволяет существенно сократить время контроля, т. повысить производительность и точность контроля. Формула изобретения Способ ультразвуковой томографии заключающийся в том, что сканируют исследуемый объект с обеспечением прозвучивания заданной плоскости ег под различными углами, измеряют вре мя распространения ультразвуковых олебаний при каждом значении угла, о полученным значениям времени расчитывают коэффициент ослабления, по оторому судят о структуре объекта, тличающийс я тем, что, целью повьвиения точности и произвоительности, сканирование проводят асходяйщмся пучком ультразвуковых олебаний, источник которого перемеают по окружности с радиусом, превыающим размер исследуемого объекта, а коэффициент ослабления рассчитыват из соотношения Н IvC.) и5«- огде TVOM время прихода первого фронта волны, прошедшей через исследуемый объект; время прихода переднего фронта волны в иммерсионной ЖИДКОСТИ) искомый коэффициент ослабления ультразвуковой волны в точке с координатами (r,f); радиус зг1мкнутого контура, образованного преобразователями ; переменная интегрирования) радиёшьная координата луча распространения ультразвуковых колебаний. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Патент Великобритании 1.283.915, кл. Н 5 Я, 1972. .2. jEEE transaction on Sonies and uetrasonics, voP. 54-24 1977, 4, pp. 229-234 (прототип).