Визуализатор ультразвука

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ 2 62 СПУБЛИ 9 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ К ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН ЕТ СССРОТКРЫТИИ 3а,САНИЕ ИЗОБРЕТЕН 61) 21) 22) 25-28 У 8корабл оительыи 88) детел 102(54) (57) ствов уль Цел вляе в те- сть з - твердоувствительн на границе разделало, что увеличиваетвизуализатора, 2 з,воэ ово затор бужда-лы, 2 К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ 10751433977842/19.11.8528,02,87. БюлЛенинградскиинститутФ,Ф.Легуша620.479.16(0Авторское св75 143, кл, С ИЗУАЛИЗАТОР УЛЬТРАЗВУКАзобретение является усовершеннием основного авт,св.к: 1075143тся к области визуализациизвуковых процессов в газах,дополнительного изобретения ся повышение чувствител иэатора ультразвука, Ви помещают в газ, в котор тся исследуемое ультразв поле, так что ультразвуковая волна.падает нормально на слой 3 поглотителя ультразвука. В результате вслое 3 поглотителя возникает суммарный тепловой поток, который регистрируется температурочувствительнойпленкой 1, на поверхности которойвозникает цветное изображение теплового поля, соответствующего распределению интенсивности ультразвукапо фронту волны.Это распределениеультразвукового поля наблюдается визуально. Ток, протекающий через тепловыделяющий элемент б, создает дополнительный тепловой поток. Этот поток дает воэможность наблюдать болееконтрастную картину распределенияинтенсивности ультразвукового поля5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 Изобретение относится к областивизуализации ультразвуковых процессовв газах.Цель изобретения - повышение чув -ствительности визуализатора,На фиг, 1 изображена схема визуализатора ультразвука с тепловыделяющим элементом, выполненным в виде металлической сетки, на фиг. 2то же, выполненным в виде тонкогоэлектропроводящего слоя,Визуализатор ультразвука содержит температурочувствительную жидкокрисТаллическую пленку 1, установленный на одну ее поверхность светопрозрачный термостабильный буфер 2и установленный на другую ее поверхность слой 3 поглотителя ультразвука, а также размещенный состороныбуфера 2 источник 4 светаС этойже стороны находится регистратор 5изображения. Внутри или на поверхности слоя 3 поглотителя ультразвукапомещается тепловыделяющий элемент6, выполненный в виде металлическойсетки (фиг. 1) или в виде тонкогоэлектропроводящего слоя 7, нанесенного на звукопрозрачную полимернуюпленку 8 (фиг, 2) . В случае, когдаслой 3 выполнен в виде газонаполненной кюветы, дно которой изготовленоиз звукопрозрачной пленки, электропроводящий слой 7 может быть нанесен непосредственно на дно кюветы,Тепловыделяющий элемент 6 подключенк источнику электрического тока (непоказан).В варианте конкретного исполнения визуализатора ультразвука температурочувствительной жидкокристаллической пленкой 1 служит пленка толщиной 150 мкм, состоящая из внутреннего слоя, представляющего собой смесьхолестерических жидких кристалловс поливиниловым спиртом и внешнихслоев, выполненных из поливиниловогоспирта. Для улучшения контрастностиизображений облучаемая ультразвукомповерхность термочувствительной жидкокристаллической пленки 1 выполнена светонепрозрачной (черной). Рабочий температурный диапазон жидкокристаллической пленки 1 находитсяв промежутке от 25,0 до 30,0 С, вкотором цвет наблюдаемой поверхностив отраженном белом свете в зависимости от температуры меняется от крас -ного до фиолетового, проходя все цвета видимого спектра. Вне рабочего температурного диапазона цвет жидкокристаллической пленки 1 черныйСветопрозрачный термостабильный буфер 2 выполнен в виде кюветы, наполненной жидкостью, например водой, температура которой устанавливается и поддерживается постоянной посредством соединенного с кюветой термостата (не показан), через который протекает заполняющая кюветы светопрозрачного термостабильного буфера 2 жидкость. Источником 4 света,освещающим наблюдаемую поверхность температурочувствительной жидкокристаллической пленки 1, служит окружающий свет или специальный осветитель, (например, лампа накаливания),Регистратором 5 изображения ультразвукового поля на поверхности жидкокристаллической пленки 1 может служить глаз наблюдателя или специальное устройство (например, фото- или кинокамера, фотоэлектронное или приемное телевизионное устройство),Слой 3 поглотителя ультразвука может быть выполнен как в виде поглотителя из ткани типа сукна толщиной 0,5 мм, прикрепленной к облучаемой ультразвуком поверхности жидкокристаллической пленки 1, так и ввиде газонаполненной кюветы, дно которой изготовлено из лавсановой звукопрозрачной пленки толщиной 5 мкм.В качестве газов, наполняющих слой3 поглотителя ультразвука, использовались углекислый газ (СО), аргон (Аг) и их смеси, В вариантеслоя 3 поглотителя ультразвука с изменяющейся толщиной боковые стенкислоя 3 выполнены в виде сильфона. Тепловыделяющий элемент 6 (фиг.1) выполнен в виде сетки из нихромовой проволоки толщиной 0,05 мм. Размер ячейки сетки равен 0,5 х 0,5 мм. В варианте исполнения тепловыделяющего элемента в виде тонкого электропро-, водящего слоя 7 (фиг. 2), нанесенного на звукопрозрачную полимерную пленку 8, электропроводящий слой выполнен в виде слоя алюминия толщиной 1-2 мкм, напыленного на лавсановую пленку толщиной 5 мкм. В обоих случаях плоскость тепловыделяющего элемента 6 устанавливают параллельно плоскости температурочувствительной пленки с расстоянием между ними, рав 1293627ным или больше половины толщины слоя3 поглотителя ультразвука.Визуализатор ультразвука работаетследующим образом,Визуализатор ультразвука помещают в газ, в котором возбуждаетсяисследуемое ультразвуковое поле, так,что, ультразвуковая волна падаетнормально на слой 3 поглотителяультразвука. В результате паденияультразвука на слой 3 поглотителяультразвука в нем возникает суммарный тепловой поток, который регистрируется температурочувствительнойжидкокристаллической пленкой 1. Локальные изменения цвета пленки 1 вотраженном свете соответствуют локальным значениям температуры каждого участка теплового поля в слое 3поглотителя ультразвука. Это приводит к появлению на наблюдаемой поверхности температурочувствительнойжидкокристаллической пленки 1 цветного изображения теплового поля, соответствующего распределению интенсивности ультразвука по фронту волныкоторое наблюдается визуально илирегистрируется соответствующим регистратором 5.Протекание тока(фиг. 1 и 2)через тепловьделяющий элемент 6 обеспечивает его разогрев до требуемойтемпературы и, как следствие этого,дополнительный тепловой поток, текущий в направлении термостабильногобуфера 2. В зависимости от условийработы визуализатора величина тока1 может изменяться за счет соответствующей регулировки источника тока(не показан),В суммарный тепловой поток, идущий на разогрев температурочувствительной жидкокристаллической пленки1, вносят вклад два тепловых потока,обусловленные различными физическими явлениями,Первый тепловой поток возникаетблагодаря поглощению ультразвука вслое 3 поглотителя ультразвука.Вторая часть суммарного теплового потока появляется в результатеинтенсификации теплопередачи под воздействием ультразвука дополнительного теплового потока, созданного тепловьделяющим элементом 6. При отсутствии ультразвука тепловой поток оттепловыделяющего элемента 6 разогревает термочувствительную жидкокрис 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Формула изобретения 1. Визуализатор ультразвука по авт. св. В 1075143, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен звуко- прозрачным плоским тепловыделяющим элементом, установленным параллельно жидкокристаллической пленке на по= таллическую пленку равномерно, Еслиже на визуализатор падают ультразвуковые волны, то закон теплопередачина границе раздела гаэ - твердое тело нарушается. Причем локальные тепловые потоки, текущие через границураздела, в этом случае тем больше,чем больше значение интенсивностиультразвука в данной точке твердойповерхности,Для обеспечения оптимального режима работы визуализатора, т.е. егомаксимальной чувствительности и минимального времени срабатывания,температуру, светопрозрачного термостабильного буфера 2 устанавливают иподдерживают на 1,0-1,5 С ниже нижнего порога рабочего температурногодиапазона жидкокристаллической пленки 1, Ток(фиг. 1 и 2), протекающий через тепловьделяющий элемент6, доводят до такой величины, прикоторой жидкокристаллическая пленка 1 становится красной, т.е. ее температура соответствует температуренижнего порога рабочего температурного диапазона. После включения ультразвука регулировкой токадобиваются наиболее контрастного изображения ультразвукового поля, возникающего на термочувствительной жидкокристаллической пленке 1.В варианте визуализатора со слоем3 поглотителем ультразвука изменяющейся толщины после включения ультразвука добиваются получения максимальной чувствительности за счетизменения толщины слоя 3, а затемуже делается дополнительная регулировка токаВ предлагаемом визуализаторе ультразвука (по сравнению с известным)повышена чувствительность по интенсивности ультразвука, увеличена разрешающая способность, уменьена .инерционность, обеспечена большаянезависимость параметров от внешнихусловий.1293627 Составитель О,НесоваРедактор А.Ревин Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник Заказ 379/48 Тираж 777 Подписное ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Производственно-полиграфИческое предприятие, г. Ужгород, Ул. Проектная, 4 верхности или внутри поглотителяультразвука.2. Визуализатор ультразвука поп. 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что,тепловыделяющий элемент выполненв виде звукопрозрачной полимерной пленки с нанесенным на нее электро- проводящим слоем.3, Визуализатор ультразвука по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что тепловыделяющий элемент выполнен в виде металлической сетки,