Устройство для получения акустических изображений объектов

Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОПИСАНИЕя нц 657336К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(И) М. Кл. С 01 И 29/О сударственный коми СССР о делам изобретени и Открытий23) Приорит 53) УДК 620.179 ,16 (088.8) ликовано 150479. Бюллетень И 14 ата опуолнкованяя описания 2004.Либерма е УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКИ ИЗОБРАЖЕНИЙ ОБЪЕКТОВ чениФорми Изобретение относится к областинеразрушающего контроля объектовакустическими методами и может бытьиспользовано для дефектоскопии изделий и получения изображений внутренних структур и органов в медицинскойдиагностике.Известно устройство для полученияакустических иэображений объекта методом дифракции света на ультразву-ке, отраженном объектом и несущиминформацию о его внутренних структурах,Это устройство содержит кювету,заполненную водой, в которой поме"щают объект, последовательно соединенные узел синхронизации, генераторэлектрических колебаний и помещенныйв кювету преобразователь, лазер,оптический модулятор, синхронизированный с генератором, сферическийколлиматор, расположенные с двухпротивоположных сторон кюветы положительную цилиндрическую линзу и систему Формирования видимого изображенияобъекта 1,25В устройстве акустическое изображение Формируется следующим образом.Отраженный от визуализируемого сея объекта ультразвуковой импульсруемый преобразователем, благо даря наличию узла синхронизации достигает области взаимодействия света и звука в момент включения с помощью оптического модулятора импульса лазерного излучения. Различные сечения объекта визуализируются с помощью системы Формирования видимого изображения в результате дифракции на ультразвуке излучения лазера, имеющего конусообразную Форму, образованную сферическим коллиматором и положительной цилиндрической линзой.Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.Существенным недостатком его является невозможность реализации удовлетворительной разрешающей способности одновременно по осям объекта, совпадающим с направлением светаи звука, а также невысокая пороговая чувствительность.Причина низкой разрешающей способности связана с тем, что в импульсном режиме разрешение зависит от соотношения между длйтельностью импульса звука 1, длительностью импульса света Т и диаметром пучка света О, падающего на положительную657336 15 3цилиндрическую линзу. Если импульс звука, распространяющийся со скоростью ч, заполняет за времявсю апертуру света Р, что выполняется при условии 1 чч+Р, то разрешение в направлении света дх может соответствовать дифракционному пределу 5ЬХ - Л ( 1 )2где Г- фокусное расстояние цилиндрической линзы 1Л- длина волны звука. юОднако, в этом случае разрешение в направлении звука Ь 2= 2(1 Ч+И) и превышает полуширину пучка света, что является неудовлетворительным.Улучшение разрешенияь 2 происходит при использовании коротких импульсов света и звука таких, что 0 ч 1 ч. В этом случае разрешение д 2=( ч+ ч)и может быть достаточно малым. Однако, при этом импульсе ультразвука за время 1 с заполняет лишь часть апертуры Р, в связи с чем эффективное значение численной апертуры Р/Р возрастает, 25 что приводит к ухудшению разрешения дх в соответствии с формулой (1). Кроме того, в данном случае происходит падение пороговой чувствительности, так как не все излучение ла вера взаимодействует с импульсом звука.Целью изобретения является повышение разрешающей способности и чувствительности устройства. 35Поставленная цель достигается тем, что в известное .устройство вводится расположенная между сферическим коллиматором и положительной цилиндрической линзой система формиро О вания полосового пучка света и сканирования им ультразвукового поля, отраженного объектом, состоящей из установленных последовательно цилиндрического коллиматора и двух синхронно вращающихся зеркал. В таком устройстве осуществляется линейное сканирование со скоростью ч апертуры цилиндрической линзы узким пучком света шириной эч, кото О рое начинается в момент прйхода импульса звука в область взаимодействия. В этом случае взаимодействие света и короткого импульса звука происходит в течение времени Р/ч 55 прохождения импульсом звука апертуры линзы так, что эффективная численная апертура равна Р/Р, и разрещение ьх соответствует дифракционному пределу (1). В то же время разрешение Ь 7 - 6 Ч и может достигать предель- г ного значения А/г, так как взаимодействие происходит лишь с отраженныйимпульсом, протяженность которого 4в пространстве 1 ч. Кроме того, впредложенном устройстве улучшаетсяпороговая чувствительность по сравнению с известным, так как все излучение лазера взаимодействует с ком"понентами углового спектра отраженного импульса звука,Предложенное устройство поясняется приведенной схемой.Устройство содержит кювету 1,заполненную водой, последовательносоединенные помещенный в кювету преобразователь 2, генератор электрических колебаний 3 и узел синхронизации, состоящей из последовательносоединенных импульсного модулятора4, регулируемого каскада 5 временнойзадержки и Фотоэлемента б. Устройствотакже снабжено установленными последовательно лазером 7, сферическимколлиматором 8, служащим для расширения пучка излучения, системой Формирования полосового пучка света исканирования им ультразвукового ноля,отраженного объектом, состоящей из расположенного последовательно цилиндрического коллиматора 9 и двух синхронно вращающихся зеркал 10. Эа тем установлены с двух противоположных сторон кюветы положительная цилиндрическая линза 11 и система формирования видимого изображения объекта, состоящая из расположенных последовательно проекционной цилиндрической линзы 12, пространственного Фильтра 13, корректирующей линзы 14 и экрана 15.Акустическое изображение в устройстве формируется следующим образом.Отраженный от визуалиэируемого сечения объекта 16 ультразвуковой импульс, Формируемый преобразователем 2, благодаря наличию узла синхронизации достигает ближнюю к объекту границу области взаимодействия света и звука в тот момент, когда с помощьк зеркал 20 начинается сканирование апертуры линзы 11 излучением лазера 7, сфокусированным в полосовой пучок коллиматорами 8 и 9. По мере прохождения отраженным импульсом звука области взаимодействия за счет диф" ракции света на звуке происходит трансформация пространственного углового спектра ультразвукового поля в пространственный угловой спектр оптического излучения, и вблизи ФокуСа линзы 11 формируется уменьшенное изображение виэуалнэируемого сечения объекта. С помощью системы Формирования видимого изображения на экране 15 формируется изображение исследуемого сечения объекта. Регулировка времени задержки в каскаде 5 дает возможность наблюдать на экране различные сечения объекта.Предлагаемое устройство выгодно отличается от указанного прототипа, т.к. дает возможность визуализировать сечения объектов с лучшей раэ657336 Формула изобретения тавит едактор Е.Зубис Тираж 1089ударственногоизобретений иЖ, Раушска Подписомитета СССРоткрытийнаб., д. 4/5 акаЗ 1784/4 ЦНИИПИ по де 113035, Москлиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4 решаюшей способностью и чувствительностью. Это позволит повысить эффективность и расширить область применения устройства, например для обнаружения внутренних опухолей на ранней стадии образования, когда ихразмеры малы. Устройство для получения акустических изображений объектов методом дифракции света на ультразвуке, содержащее кювету, заполняемую водой, в которой помещают объект, последовательно соединенные узел синхронизации, генератор электрических колебаний и помещенный в кювету преобразователь, лазер, сферический коллиматор, расположенные с двух противоположных сторон кюветы положительнуюцилиндрическую линзу и систему фор"мирования видимого изображения объекта, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью повышения разрешающейспособности и чувствительности уст ройства, оно снабжено расположенноймежду сферическим коллиматором иположительной цилиндрической линзойсистемой формирования полосовогопучка света и сканирования им ульт развукового поля, отраженного объектом, состоящей из установленныхпоследовательно цилиндрического коллиматора и двух синхронно вращающихся зеркал.д 5 Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1. Кеяя 1 ег. 1 И,ЕЕЕ фТгапяас 13.оп:оп Яоп 1 ся апб 011 гаяоп 1 ся", 1972,Б - 19 с ф 4 р 425-427И.йзароветко Корректор й.Гриценко