Способ измерения распределения интенсивности ультразвукового поля и устройство для его осуществления

ОП ИСАНИ ЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 ц 720822 Союз Советских(61) Дополнительное к авт. свид-ву - (22) Заявлено 09.01.78 (21) 2571067/1851) М. Кл, Н 04 й 29/00 ки -заяГ с присоединени (23) Приоритет Гасударственных комитет СССР) УДК 534.232 (088.8) Бюллетеньания 15.03.80 Опубликовано 05.03.8 ао делан изобре открыт а опубл ания оп) Авторы изобретен Вербанов, Б. Н. Клименко и щупов дена Трудового Красного Знаменственный медицинский институт им, М. И. Калинина Омский госу(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ИНТЕНСИВНОСТИ УЛЬТРАЗВУКОВдГО ПОЛЯ И УСТРОйСТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯор ультрам и приемна коо и 1Изобретение относ ится к технической акустике и может быть использовано для измерения распределения ,интенсивности ультразвукового поля на поверхности акустических излучателей.Известны способы измерения различных параметров ультразвука и реализующие их устройства, например, с использованием для измерения параметров колебаний детектора, находящегося в жидкой среде, с последующей передачей сигналов от детектора на электрические преобразователи 11.Однако эти способы и устройства не обеспечивают достаточной точности, так как в них нарушается одно из существенных метрологических требований - отсутствие вносимых датчиком искажениЙ в измеряемое ультразвуковое поле.Наиболее близким по технической сущности к предложенному является способ измерения расгюределения интенсивности ультразвукового поля излучателей, заключающийся в сканировании приемного устройства над поверхностью излучателя, погруженного в жидкость, и устройство для его осуществления содержащее заполненную жидкостью камеру, генератзвука, соединенный с излучателеное устройство, установленное рд натном устройстве 12.Однако этот способ и устройство для его 5 реализации сложны и недостаточно точны.Цель изобретения - упрощение способа и повьпвение точности измерений,Это достигается тем, что по предложенному способу увеличивают интенсивность ультразвукового поля до появления в жидкости сонолюминесценции, по распределению которой по поверхности излучателя судят о распределении интенсивности, Использование сонолюминесценции позволяет регистрировать распределение только интенсивности свечения, не опуская светочувствительный приемник в жидкость и не возмущая акустического поля излучателя, что повышает точность измерений.Это достигается также тем, что приемное устройство выполнено в виде оптико- электронного преобразователя, снабженного трубкой с калиброванным отверстием.На фиг. 1 изображено устройство для измерения распределения интенсивности ультразвукового поля путем замера величины сонолюминесценции; на фиг. 2 - схема включения устройства при реализации способа; на фиг, 3 -кривые полученные"при йзме "рениивеличины-сонолюминесценции в жид костинад-излчателмпри перемещенйи оптико-электронного преобразователя парал лельно одному из диаметров излучателя.Устройство представляет собой цилиндрический корпус 1, установленный на основании 2. В нижней "части -корйуса имеется кольцевое гнездо 3 с внутренней резьбой 4 и зажимным кольцом 5, имеющим наружную резьбу. В основании 2 выполненокруглое отверстие 6 для удобства установки излучателя 7 ультразвука. На основании 2 укреплен направляющий стержень 8, на которой надета втулка 9 с укрепленным на ней стержнем 10 и зажимным винтом 11.На горизонтальном стержне 10 на цилиндрических подвесках 12 с зажимным винтом 13 подвешен оптико-электронный преобразователь 14. Снизу к преобразователю 14 прикреплена трубка 15 с калиброванным"отверстием, Для исключения влияния стыковки излучателя 7 с камерой 1 на акустичес кие параметры излучателя между камерой и излучателем установлена амортизация, например резиновая прокладка.Устройство имеет электрическую схему,предусматривающую блок 16 генератора ультразвука, подключенный к излучателю 7 ультразвука, оптико-электронный преобразователь подключен к блоку 17 питания. Схема включения преобразователя предусматривает регистрацию свечения в интегральном и кванто-метрическом режимах, для чего преобразователь 14, с одной стороны, соединен с блоком 18 усилителя постоянного тока, который, в свою очередь, связан с регистратором сечения 19, а, с другой стороны с блоком 20 усилителя переменного тока, соединенным со счетчиком 21 квантов.Способ реализуется следующим образом.В камеру 1 снизу через отверстие 6 восновании 2 устанавливают излучатель 7 уЛьтразвука и закрепляют его зажимным кольцом 5, после чего наливают в камеру слой дистиллированной воды. Затем, перемещая вверх и вниз по стержню 8 втулку 9 вместе со стержнем 10, опускают в камеру 1 конец трубки 15 поближе к слою жидкости, чтобы в дальнейшем свести до минимума попадание в оптико-электронный преобразователь рассеянных лучей. Включают блок 16 генератора ультразвука, вследствие чего излучатель 7 ультразвука, связанный с блоком 16, приводится в колебательное сотояние и образует в жидкости, находящейся в камере 1, ультразвуковоеполе, Увеличивают интенсивность ультразвукового поля до момента, когда жидкость под воздействием ультразвука начинает кйЭитировать, при этом неизбежно возникает и свечение жидкости, сонолюминесценция, являющаяся мерой кавитации, или мерой интенсивности ультразвукового поля, так как все эти параметры находятся в прямой зависимости от интенсивности ультразвука. Г 1 еремещая по стержню 10 на подвесках 12 преобразователь 14, сканируют по поверхности излучателя, получая непрерывные дан.16 ные о ее величине во всех точках заданногоперемещения на регистраторе 19 или счетчике квантов 21. После этого строят кривые велйчины сонолюминесценции в зависимости от положения сканирующего устройства над той или иной площадкой поверхности светящейся жидкости, затем поэтим кривдам судят о распределении интенсивности ультразвукового поля по элементам объема однородной жидкости, или, что одно и тоже, по элементам площади плоского излучателя. го Кривая 22 (фиг, 3) показывает распределение интенсивности по элементам плоцади при средней интенсивности излучения 0,8 вт/см, кривые 23 и 24 - соответственно при средней интенсивности 1,2 вт/см 2 и :.1,6 вт/см 2. Интенсивность свечения отложена по оси ординат в относительных единицах. По оси абсцисс отложен диаметр излучателя в мм.Формула изобретения 1. Способ измерения распределения интенсивности ультразвукового поля заключающийся в сканировании приемного устройства над поверхностью излучателя, погруженного в жидкость, отличающийся тем,что, с целью упрощения способа и повышения точности, увеличивают интенсивностьультразвукового поля до появления в жидкости сонолюминесценции, по распределениюкоторой судят о распределении интенсивности.2. Устройство для осуществления способа по и. 1, содержащее заполненную жидкостью камеру, генератор ультразвука, соединенный с излучателем, и приемное устройство, установленное на координатном уст 45 ройстве, отличающееся тем, что приемноеустройство выполнено в виде оптико-электронного преобразователя, снабженноготрубкой с калиброванным отверстием.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Бергман Л. Ультразвук, Изд. И.Л.М.,1965, с. 131 - 210.2 Ультразвук в физиологии и медицине. Ульяновск, изд, Ульяновский Облздравотдел, 1975,с. 380 - 382.720822 г,Г СоставительТехред К. ШуТираж 729 Н 11303филиал 4 Редактор Бмелькии Заказ 10247/50 ИПИ Государственно по делам изобретениМосква, Ж - 35, Р ППП Патентэ, г, Уж ярого в о екто Т. Скворцова иц К рр рПодписноео комитета СССРи открытийушская наб д. 4/5ород, ул. Проектная,