Ультразвуковое сканирующее устройство

, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗОБР(54)(57) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ СКАНИРУЮЦЕЕУСТРОЙСТВО, содержащее многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в каждомканале генератор возбуждения, предусилитель и блок распределения-сбораультразвуковых сигналов, вход которого соединен .с выходом генераторавозбуждения, а выход - с предусилителем, и антенную решетку из 2 п+1электроакустических преобразователей,каждый элемент которых выполнен ввиде пьезокерамических полос разнойдлины со сплошным электродом на одной стороне, а на другую сторону на-несено 1 электродов в виде йолос, радиус кривизны к;и которых определяется по соотношению г- удалк отповерхности и -п лоЕ - фокусное расстояние оэлектрода,К и К - скорости ультразвука в пьеЕРзокерамической полосе и ра-.бочей среде, соответственно,электродов соединены соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы излученияприема ультразвуковых сигналов, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, сцелью повышения продольной разрешающеф способности, 1 электродов выполнены плосковогнутыми, при этомвогнутая сторона 1 электродов направлена в сторону излучающей поверхности, а средняя ширина, 11; электродов удовлетворяет условиюЪ, =К(2 Егде Е, - рабочая частота пьезоизлучателя, образованного 1-м.плосковогнутым электродоми сплошным электродом.Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано в медицинской технике, контрольно-измерительных устройствах,дефектоскопии, а также других устройствах, в которых ультразвуковосканирование производится немеханическим путем.Известно ультразвуковое сканирующее устройство, содержащее многоканальную схему излучения-приемаультразвуковых сигналов и антеннуюрешетку электроакустических преобразователей, выполненных в виде пьезокерамических полос разной длины, одна сторона которых покрыта сплошнымэлектродом и заземлена, а на другуюнанесены электроды в виде полос, соединенйые соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы излучения-приема.Недостатком такого устройстваявляется низкая разрешающая способность, обусловленная дифракционнымрасширением ультразвукового луча в 25плоскости, перпендикулярной сканированию.Наиболее близким к изобретениюявляется ультразвуковое сканирующееустройство, содержащее многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в каждом канале генератор возбуждения,предусилитель и блок распределениясбора ультразвуковых сигналов, входкоторого соединен с выходом генератора возбуждения, а выход - с предусилителем, и антенную решетку из2 п+1 электроакустических преобразователей, каждый элемент которых выполнен в виде пьезокерамических полосразной длины со сплошным электродомна одной стороне, а на другую сторону нанесеноэлектродов в видеполос, радиус кривизны которых определяется по соотношению6где ;- удаление -го электрода- отповерхности ь-й полосы, 56р; - фокусное расстояние ;-гоэлектрода,и Ч - скорость ультразвука в раеР йбочей среде и пьеэокерами"ческой полосе соответственноэлектроды соединены соответственно с генераторами возбуждения и пред. усилителями каналов схемы иэлученияприема.Недостатком данного устройства является низкая продольная разрешающаяспособность.Целью изобретения является повышение продольной разрешающей способности.Поставленная цель достигаетсятем, что в ультразвуковом сканирующемустройстве, содержащем многоканальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в каждом канале генератор возбуждения,предусилитель и блок распределениясбора ультразвуковых сигналов, входкаждого соединен с выходом генератора возбуждения, а выход - с предусилителем, и антенную решетку из2 п+1 электроакустических преобразователей, каждый элемент которых выполнен в виде пьезокерамическихполос разной длины со сплошным электродом на одной стороне, а на другуюсторону нанесено 1 электродов в видеполос, радиус прикизны которых определяется по соотношениюЯ.:Ю +р, СРЧ"Чгде 1;я - удаление -го электродаот поверхности П-й полосы,Г; - фокусное расстояние -гоэлектрода,и Ч - скорости ультразвука в раср ибочей среде и пьезокерамической полосе соответственно,электроды соединены, соответственно с генераторами возбуждения и предусилителями каналов схемы возбуждения-приема,электроды выполненыплосковогнутыми, при этом вогнутаясторона 1 электродов направлена всторону излучающей поверхности, асредняя ширина Ъ; электродов удовлетворяет условиюЪ; = Ч(2где , - рабочая частота пьезоизлу 1чателя, образованного 1-мплосковогнутым электродоми сплошным электродом.На чертеже представлена структурная схема ультразвукового сканирующего устройства.Ультразвуковое сканирующееустройство содержит антенную решеткуиа 2 п+1 электроакустических преобразователей в виде пьезокерамическихз 1170 полос 1, на поверхности которых нанесены плосковогнутын электроды 2-4 и сплошные электроды 5, причем плосковогнутый электрод 2 на п-й пьезокерамической полосе нанесен на расстоянииот ее рабочей поверхности, а остальные - сдвинуты в тыльную сторону на величину ля, много-. канальную схему излучения-приема ультразвуковых сигналов, включающую в О каждом канале генератор 6 возбуждения, предусилитель 7 и блок 8 распределения сбора ультразвуковых сигналов; плосковогнутые электроды 2-4 соединены с блоком 8 распределения 15 .сбора ультразвуковых сигналов, вход которого соединен с выходом генератора 6 возбуждения, а выход - с пред. усилителем 7, радиус кривизны плос ковогнутых электродов 2-4 установлен 2 О исходя из заданных фокусных расстояний Г, ультразвукового луча антенной решеткой, для каждой группы электродов с одинаковым номерами по формуле 1. сР25чвгде 1 =1, 2, 3 К - номер пьезокерамической полосы 1 в антенной решетке.Устройство работает следующим об- ЗО разом.В режиме излучения в каждом канале устройства генерируется импульс возбуждения, который с выхода генератора 6 возбуждения поступает35 в блок 8 распределения-сбора ультразвуковых сигналов, формирующий импульсы, задержанные относительно друг друга на время д Г=д 1/Чд, Импульсы с выхода блока 8 распределе О ния-сбора ультразвуковых сигналов по даются на соответствующие плоско- вогнутые электроды 2-4 каждой пьезокерамической полосы 1, причем первый по времени импульс поступает 45 на дальний относительно рабочей поверхности пьезокерамической полосы 1 электрод, т.е. на плосковогнутый .электрод 4, последующие - на электро" ды, смещенные соответственно на 50 342 4 д , 2 д 1 и т.д. относительно дальнего электрода в сторону рабочей поверхности пьезокерамической полосы 1, Пьезоизлучатели, образованные плосковогнутыми электродами 2-4 и сплошными электроадми 5, являются широкополостными, Импульсы возбуждаемых ими упругих колебаний распространяются по акустическим волноводам, образуемым пассивной частью пьезокерамических полос 1, синфазно в них сум. мируются, после чего без значительных искажений излучаются в рабочую среду. В этих условиях продольная разрешающая способность устройства практически зависит только от длительности возбуждающего импульса, которая может быть сделана достаточно малой.В режиме приема падающие на апертуру решетки ультразвуковые волны в каждом элементе возбуждают импульсы, фаза которых зависит от угла падения волны. Эти импульсы распространяются по акустическим волноводам и при прохождении участков с плоско- вогнутыми электродами 2-4 на них возникают электрические сигналы. Последние с каждого электрода поступают в блок 8 распределения-сбора ультразвуковых сигналов, где сигналы с плосковогнутого электрода 2 задеряш ваются на время 2 й 1, а с плосковогнутого электрода 3 - на время д 1 и синфазно суммируются, С выхода блока 8 распределения сбора на предусилитель 7 поступает один суммарный сигнал.Изобретение позволяет достигнуть продольной разрешающей способности (1,5-2)Л, где Л - длина волны ультразвука в рабочей среде, в то время как в известном устройстве продольная разрешающая способность составляет (5-6) Л, что обеспечивает эффект уменьшения вероятности постановки неправильного диагноза при его использовании в медицинской диагносты ке и отбраковка годных изделий при его использовании в дефектоскопии.1170342 Тя орректо писно ая, 4 ПП "Патент", г. Ужгород, ул Фил Редактор М.Недолуженко Заказ 4698/40ВНИИПИ Гос ударс по делам изо 13035, Москва, Ж оставитель А.Леонсехред М.Кузьма Тираж венног ретени 5, Рауш 97омитета СССРоткрытийая наб., д. 4/