Ультразвуковой датчик

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН 61 В 8 УДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОБРЕТЕНИ ИДЕТЕЛЬСТВ(54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДАТЧИК (57) Изобретение относится к медицинской технике. Цель изобретения - повышение точности определения характеристик исследуемого вещества. Датчик содержит угломер 1, микрометр 2, рефлектор 3, основание 4, преобразователь 5 и отражающую плоскость 7. С помощью подвижной части угломераподбирают угол между плоскостью рефлектора 3 и рабочей границей 6 таким образом, чтобы обеспечивалось перпендикулярное падение продольных волн на плоскость рефлектора 3. 1 ил. ОПИСАНИ 1377043 АИзобретение относится к ультразвуковой измерительной аппаратуре и может быть использовано для исследования мягких биологических тканей.Цель изобретения - повышение точности определения характеристик исследуемого вещества путем двойного переотражения от рабочей границы основания.На чертеже представлено конструктивное выполнение ультразвукового датчика.Ультразвуковой датчик содержит угломер 1, микрометр 2, рефлектор 3, основание 4, пьезопреобразователь 5, рабочая граница 6 основания 4 и отражающую плоскость 7,Ультразвуковой датчик работает следуюшим образом.Пьезопреобразователь 5, возбужденный высокочастотным импульсным напряжением, излучает в основание 4 импульсы продольных ультразвуковых волн, При падении этих волн под углом а к рабочей границе 6 основания 4, соответствующим углу, образованному этой границей со скошенной стороной основания 4, часть энергии волн отражается внутрь согласно закону отражения в виде импульсов продольных волн, а часть - в виде импульсов поперечных волн. Угол отражения продольных волн равен а, а угол отражения поперечных волн равен у, Импульсы продольных волн достигают отражающей плоскости 7, отражаются в обратном направлении и после переотражения от рабочей границы 6 попадают на пьезопреобразователь 5, поскольку плоскость 7 расположена симметрично скошенной стороне основания 4 и под острым углом а к рабочей границе 6. При переотражении от рабочей границы 6 продольные волны также частично трансформируются в поперечные волны, имеющие угол отражения у. Вследствие геометрии основания 4, выполненного в виде призмы, и импульсного режима измерений поперечные волны рассеиваются и в измерениях не используются. Затем пространство между рабочей границей 6 основания 4 и плоскостью рефлектора 3 заполняют исследуемым материалом. При этом часть энергии продольных волн, излучаемых пьезопреобразователем 5, преломляется в исследуемый материал в виде продольных и поперечных волн, а напряжение Бо уменьшается до Б Углы преломления указанных волн равны соответственно р и 6. В мягких тканях организма скорость поперечных волн на 2 порядка меньше, чем скорости продольных волн, а затухание, наоборот, существенно выше, поэтому энергией поперечных волн можно пренебречь. С помощью подвижной части угломера 1 подбирают угол р между плоскостью рефлектора 3 и рабочей границей 6 таким образом, чтобы обеспечивалось перпендикулярное падение продольных волн на плоскость рефлектора 3. В этом случае, от На основе измеренных значений Ьх, р, 11 Ьг, с 1 определяют искомые физико-акустические параметры исследуемого материала. Коэффициент поглощения продольныхвол н в веществе исследуемого м атер и ал а 30 Рг 211 п1 Ц Скорость распространения продольных ультразвуковых волн в исследуемом мате- риале зщРз 1 па 35 где С 1), - скорость распространения продольных ультразвуковых волн в материале основания 4 датчика.Волновое сопротивление вещества исследуемого материала для продольных ультразвуковых волн Ъ - ,"- где а= --- з 1 п 2 х -182Л 21).соз 22 у;сов сов А 212 2 Х 50Ь= -- з 1 п у+ - - - соз 22 у;сов ) сОзс),21 и 21 - волновые сопротивления материала основания 4 соответственно для продольных ипоперечных волн;Плотность вещества исследуемого мате- риала ХгР 2 - С )2 мечаемом по максимальным показаниям радиоизмерительной аппаратуры, связанной с пьезопреобразователем 5 (на чертеже не показана), эти волны после отражения от рефлектора 3 распространяются в обратном направлении и попадают напьезопреобразователь 5, Принятые волны преобразуются в импульсы электрического напряжения амплитудой Ц, которые регистрируются радиооизмерительной аппаратурой (на чер теже не показана). При этом контролируют,чтобы принятые пьезопреобразователем 5 им пульсы продольных волн, отраженных от плоскости рефлектора 3 и от отражающей плоскости 7, не накладывались друг на друга, в противном случае, не меняя углами, перемешают рефлектор 3 в осевом направлении с помощью микрометра 2. После этого снова перемещают рефлектор 3 на расстояние д, отсчитываемое по микрометру 2, и повторяют измерения. Импульсы электрического на пряжения амплитудой 112, которая получается при неизменном угле р, регистрируются.1377043 Формула изобретения 3Для ультразвукового датчика с призменным основанием 4 неизменной геометрии и МатЕрИаЛа ВЕЛИЧИНЫ а, у, С 1 г, а, Ь яВ- ляются постоянными и определяются априорно,Ультразвуковой датчик, содержащий угломер, микрометр, рефлектор и основание с одной скошенной стороной, контактирующей с пьезопреобразователем, образующим захват для исследуемого материала, отличаюи 4 ийся тем, что, с целью повышения точности определения характеристик исследуе мого вещества путем двойного переотражения от рабочей границы основания, в основании выполнена отражающая плоскость, расположенная симметрично скошенной стороне основания и под острым углом к рабочей границе основания.Составитель В. АниськинРедактор Л. Пчолинская Техред И. Верес Корректор С. ЧерниЗаказ 511/5 Тираж 655 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Гроектная, 4