Устройство для визуального отображения ультразвуковых сигналов

(61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 20.0978 (21) 2666945/18-23с присоелинениеет заявки М(51)М, Кд. 6 018 29/04 С 0137/82 3 Ьоударстюный каинтет СССР по делаи изобретений н открытнй(53) УДК 681. .88 3(0 88.8) Дата опубликования описания 26,04.82(72) Авторы изобретения О. В. Берляна, Д. Л. Прокуданов и А. М, Ходайов Ульяновский политехнический институт(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛЬНОГО ОГОБРАЖЕНИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СИГНА ЛОВИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при исслецовании материалов щтя обнаружении локальных цефектов, а также в мэащияской диагностике с помощью ультразвуковых колебаний для визуализации внутрен,ф них органов человека.Известно устройство предназначенное пля визуализации внутренних органов человека и содержащее излучатель и прием-, ник ультразвука, блок перемещения ульт10 развукового луча в направлении сканирования обьекта и блок инпикации изобра жения. В известном устройстве ультразвуковое обследование осуществляется путемтб механического сканирования одного узкого пучка ультразвуковой энергии по ливии параллельной поверхности обследуемого обьекта. Опноаременно на экране ЭЛТ, строка за строкой строится изображение Ц.Такой процесс, занимающий несколько секунд, исключает возможность поЛучения визуального отображения попвижного объе 2кта, например, бьющегося человеческого сердца. с достаточно разрешающей спо собностью. Известно также:устройство пля ультразвукового излучения обьекта, содержащее множество акустических преобразователей размещенных в ряд и подключенных к каналам обработки сигналов, срэпства для фазирования прербразователэй,Фокусирующее средство, . выполненное в.аиде цилиндрического акустического рефлектора. Акусти.ческие преобразователйиспользуются для направленного излученияимпульсов ультразвуковой энергии и приема отраженных ситналов. Сканированиеобьекта сфокусированным лучом ультразвуковой энергии сбеспечшается за счетпослеповательного возбуждения группыпреобразователей с опреаеленным фазовым сйвигом. При приеме обеспечиваеъся опрепеленная временная запержка отраженных сигналов в каналах обработки 23,Однако устройство сложно и имеет недостаточно высокое быстродействие,Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемомурезультату является устройство для визуального отображения ультразвуковыхсигналов, содержащее передающий акустический преобразователь подключенныйк импульсному генератору, й приемныхакустических преобразователей, размещен-.1 Оных в ряд на общей подложке, изолированных друг от аруга электрически и акустически и соединенных каждый со своим каналом:обработки принятого сигнала, выход каждого из которых подключен к бло ку индикации, а также блок синхронизации,соединенный с управляющими входами импульсного генератора, каналов обработкипринятого сигнала и блока индикации.В качестве фокусирующего устройства 20используется акустическая линза или рефлектор, в фокальной плоскости которогопоследов а тельн о формируются изображенияраспределенных во времени отраженных акустических эхом:игнадов Я,25 Недостаток этого устройства заключается в сложности фокусировки ультразвукового сигнала, для осуществления которой применяются специальные фокусирую- зо шие средства, такие как акустическая линза или рефлектор, причем для обеспечения фокусировки по всей глубине отснимаемого сечения необходимо перемещение фокусирующих средств относительно обьек-З 5 та и приемных преобразователей.Цель изобретения - повышение надежности за счет упрощения устройства.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для визуального отображения 4 О ультразвуковых сигналов каждый приемный преобразователь выполнен в виде, двух противолежащих элементов кольца, при этом радиус кольца выбран из соотношения 45Л 1.1: - )гае Х - длина водны излучаемого сигнала;о- расстояние от преобразователя 50до наиболее удаленного исследуемого участка обьекта;,6 - величина элемента разрешения.На фиг. 1 представлена блок-схема устройства;"на фиг. 2 - подложка с пе редающим и приемными акустическими преобразователями, общий вид;"на фиг. 3 разрез А-А на фиг. 2. Устройство адя визуального отображения ультразвуковых сигналов соаержит передающий пьезокерамический преобразователь 1, поаключенный к импульсному генератору 2 иприемных пьезокерамических преобразователей 3, размещенных в ряд на обшей подложке 4.Каждый приемный преобразователь 3, выполненный в вице двух противолежащих элементов кольца, соединен с одним из каналов 5 обработки принятого сигнала. Выходы каналов 5 поаключены к индика- тору 6, Синхронизатор 7 подключен к управляющим входам импульсного генерато- ра 2, канадов 5,обработки принятого сигнала и индикатора 6.Кажаый канал 5 обработки принятого сигнала содержит усилитель 8 и схему 9 задержки. Подложка 4 состоит из металлического основания 10 и звукодемпфирующего и изолирующего слоя 11, в котором размещены приемные преобразователи Э.Минимальное расстояние между преобразователями 3 равно 1/2 длины волны ультразвукового сигнала.1Общее количество приемных преобразователей (п ) выбрано из соотношенияи ( - Я. 1- с),где д - расстояние между двумя соседними преобразователями 3;й - радиус кольца;С - длина хорды усеченной частикольца.Передающий преобразсватель 1 выполнен в форме двух пьезокерамических по,лос, расположенных в звукодемпфируюшемслое 11. подложки 4 вдоль ее продольнойоси, по, обе стороны от приемных преобразователей 3.Устройство работает следующим образом.Импульсный генератор 2, управляемыйсинхронизатором 7, возбуждает передающий акустический преобразователь 1, ко-,торый излучает зондирующие импульсныесигналы в сторрну обьекта. Отраженныеэхо.чжгналы одновременно воспринимаютсяприемными преобразовагелями 3. С выходов приемных преобразователей 3 сигналы одновременно поступают на входы усилителей 8, а затем на схемы 9 задержки. Синхронизатор 7 отпирает и запирает усилители 8 и схемы 9 зааержки взаЬнные моменты времени, соответству.юшие едубине исследуемого участка в5 9226 обьекте. Со схем 9 задержки сигнал по 1 очередно считывается строка за строкой и подается в индикатор 6 на обычную ЭЛТ, обеспечивая на ней видимое иэображение плоского среза, лежащего в Б плоскости, обраэоюнной центральной осью распространения сигнала в сторону обьекта и осью приемных преобразователей 3.Выполнение приемных акустических 10 преобразователей в форме двух противолежащих элементов кольца обеспечивает фокусировку эхо-сигнвлов, отраженных от акустических неоднородностей, рас поло женных на любой глубине исслецуемого 15 обьекта, без применения специальных фокусирующих средств, что позволяет значительно повысить надежность работы за счет упрощения устройства и облегчить работу оператора за счет исключения операции регулировки фокусирующих средств. Формула изобретения 23 6диненных каждый со своим каналомобработки принятого сигнала, вькод .каждого иэ которых подключен к блокуиндикации, и блок синхронизации, соединенный с управляющими входами импульоного генератора, каналов обработки принятого сигнала и блока индикации, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с цельюповыпюния надежности, каждый приемныйпреобразователь выполнен в виде двухпротиволежащих элементов кольца, приэтом радиус кольца выбран из соотношения Х16где ), - длина волныизлучаемого;сигнала;- расстояние от приемного преобраэователя по наиболее удаленного исследуемого, участка обьекта;6 - величина элемента разрешения.Устройство для визуального отображения ультразвуковых сигналов, содержа щее пере дающий акустический преобразователь, подключенный к импульсному генератору ю приемных акустических пре- зо образователей, размещенных в ,ряд на об-, щей подложке, изолированных друг от друга электрически и акустически и аоИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ1928366,кл. 42 К 46/06, опублик. 31.03,77;2. Патент США3936791,кл. 340-1 Р, опублик. 03,02.76.3. Патент США3778756,кл. 340-1, опублик. 11. 12.73 (прототип).922623 оставитель И. Догаева хред Ж.Кастелевич Корректор МПож ор Н. Бобкова Те2572/58 Тираж 883ВНИИПИ Государственного комитета Спо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д едак ПодписССР ак филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4