Способ измерения обобщенной апертурной функции ультразвукового элемента сканирующего акустического микроскопа

(0888 7, ЭЮПВЯО 3 атрагамаОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ОБОБЩЕННОЙ АПЕРТУРНОЙ ФУНКЦИИ УЛЬТРАЗВУКОВОГО ЭЛЕМЕНТА СКАНИРУЮЩЕГО АКУСТИЧЕСКОГО МИКРОСКОПА(57) Изобретение относится к контрольно-измерительной технике, Целью изобретения является расширение областииспользования за счет измерения обобщенной апертурной функции ультразвукового элемента в случае его осевой несимметричности. Излучателем 1 формируют на рабочей частоте микроскопа плоскую ультразвуковую волну, Распространяющуюся в иммерсионной среде внаправлении ультразвукового элементамикроскопа. Меняя направление волнового вектора 1 плоской волны, Регистрируют выходной электрический сигнал ультразвукового элемента микроскопа. Показано, что для плоской волны по зависимости амплитуды и фазывыходного сигнала ультразвуковогоэлемента от направления волновоговектора 1 р определяют с точностью допостоянной обобщенную апертурнуюфункцию (ОАФ) ультразвукового элемента. Поскольку угол наклона вектора Кменяют в двух плоскостях, то тем самым измеряются также и азимутальныезависимости ОАФ, обеспечивая, такимобразом, возможность измерения ОАФтакже и в случае значительной несимметричности ультразвукового элементаотносительно акустической оси, чторасширяет область использования способа, обеспечивая тем самым положительный эффект. 3 ил, 1576839Из соотношения (9) следует, чтовыходной сигнал ультразвукового элемента пропорционален ОАФ в точке, координата которой (Е сов 9, Г сов 0 )зависит от направления распространенияволны, В процессе измерения направления волнового вектора необходимодля осуществления фазовых измерений,контролировать значение фазы излучаемой волны в фокусе ультразвуковогоэлемента.Таким образом, регистрируя амплитуду и фазу выходного сигнала ультразвукового элемента как функции направления волнового вектора плоскойволны, определяют с точностью до постоянного множителя ОАФ.Устройство для реализации способасодержит (фиг.2) излучатель 1 плоских 20ультразвуковых волн (излучатель 1),состоящий из ультразвукового преобразователя 2 и звукопровода 3, генератор 4 раДиоимпульсов выход которогосоединен с входом преобразователя 2, 25последовательно соединенные селектор5 и приемник 6, механизм 7 поворота,на котором закреплен излучатель 1,иммерсионную среду 8, предназначенную,для обеспечения акустического контакта 30излучателя 1 с объектом исследования,Механизм 7 поворота обеспечиваетвозможность поворота излучателя 1 вдвух плоскостях.Перед началом измерений исследуемый объект - ультразвуковой элемент 9микроскопа, состоящий из акустическойлинзы 10 и ультразвукового преобразователя 11, соединенных звукопроводом12, устанавливают в устройстве таким 40образом, что иммерсионная среда 8обеспечивает акустический контакт излучателя 1 с поверхностью акустическойлинзы 10. Выход ультразвукового преобразователя 11 подключают к входу селектора 5. При этом для обеспечениявозможности фазовыхизмерений ультразвуковой элемент 9 юстируется так,чтобы его фокус совпадал с пересечением осей, относительно которых осуществляется поворот излучателя 1Устройство работает следующим образом,Последовательность радиоимпульсов,вырабатываемая генератором 4, возбуждает ультразвуковой (пьезоэлектрический) преобразователь 2, который излучает плоские продольные волны, распро"страняющиеся в звукопроводе 3 и затем в иммерсионной среде 8. Далее этиволны преобразуются акустической линзой 10, проходят звукопровод 12 ипринимаются ультразвуковым преобразователем 11. Полученные на его выходеимпульсные радиосигналы выделяютсяселектором 5 на фоне электромагнитныхпомех и сигналов переотражения н поступают в приемник 6, где подвергаютсяобработке.В качестве приемника 6 и генератора 4 могут быть использованы приемопередающие устройства микроскопа, работающего в обычном режиме,На фиг.З представлен (кривая А)результат измерения модуля ОАФ. Осьсимметрии кривой А существенно смещена относительно акустической оси ультразвукового элемента, что может вызываться, например, погрешностью взаимного расположения преобразователяи линзы. Поскольку в данном эксперименте радиус преобразователя выбрансущественно. меньшим .радиуса линзы, тоОАФ определяется, главным образом,распределением поля преобразователяультразвукового элемента в заднейфокальной плоскости акустической линзы, а не функцией зрачка последней.На фиг3 представлена также криваяВ, полученная расчетным путем дляслучая .поршневого круглого излучателяс радиусом, равным радиусу преобразователя, расположенного в акустическижестком экране,Сравнение кривых А и В на фиг.Зприводит к выводу о вполне удовлетворительном соответствии экспериментальных и расчетных результатовФормула изобретенияСпособ измерения обобщенной апертурной функции ультразвукового элемента сканирующего акустического микроскопа, заключающийся в том,.что формируют на рабочей частоте микроскопа ультразвуковое излучение, распространяющееся в иммерсионной средев направлении ультразвукового элемента, регистрируют выходной электрический сигнал ультразвукового элемента, который используют для определения обобщенной апертурной функции, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения области использования за счет измерения обобщенной апертурной. функции ультразвукового элемента также и в случае его осевой несимметрич1576839 ности, ультразвуковое излучение формируют в виде плоской волны, меняют в процессе излучения направление волнового вектора плоской волны опреде)5 тавитель О,Смирновред Л,Сердюкова Корректор С.Черни тор Л.Гратилло Подписное изаоретениям и отк Раушская наб дКНТ С тиям 4/5. Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагари 01 аказ 1844 Тираж 484 ЙИИПИ Государственного комитета п113035, Иосква, Ж- Ф ляют обобщенную апертурную функциюпо зависимости регистрируемого выходного сигнала ультразвукового элементаот направления волнового вектора.