Система акустического изображения

СОЮЗ СОВЕТСН СОЦИАЛИСТИЧЕ 48 СПУБЛИН(51) 4 С 01 М 29/04 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ский инсти- Октябрьской(57) Изобретение относитс тельной технике и может б зовано для визуализации в структуры непрозрачных об изобретения - повышение р я к измериггь испольутренией ъектов. Цел азрешающей ОСУДАРСТВЕННЫЙ ХОМИТЕТ СССРПОДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54) СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОГО ИЗОВРАспособности - достигается эа счет повышения точности установки фазовых сдвигов между детектирукнцими сигналами путем использования аналоговой системы управления фаэовращателями. Система акустического изображения представляет собой электронную систему сканирования акустической антенной решетки 1.1-1.п С помощью синхронных детекторов 2.1-2.п, .линий 4,1-4,2 п задержки, генератора 7 синусоидального напряжения, блока 8 управления, и Э-триггеров 11.1-11.п осуществляется определенное соотношение между фазами зондирунйцих сигналов и опорных, которые используют-ся при синхронном детектировании отраженного сигнала. 2 ил.Изобретение относится к измерительной технике и может быть исполтзовано для визуализации внутреннейструктуры и дефектоскопии промьлцленных изделий, а также в медицине длядиагностики,Цель изобретения - повышение разрешающей способности за счет повьшения точности установки Фазовых сдвигов между детектирующими сигналамипутем использования аналоговой системы управления фазовращателями.На фиг.1 представлена блок-схемасистемы акустического изображения;на Фиг.2 - временные диаграммы формирования зондирующих импульсов.Система акустического изображениясодержит и преобразователей 1,1-1.пультразвуковой фазированной решетки,2 п синхронных детекторов 2. 1-2.2 п,2 п фильтров 3. 1-3.2 п нижних частот,2 п линий 4.1-4.2 п задержки, два сумматора 5. 1 и 5.2, арифметическийблок 6, генератор 7 синусоидального 25напряжения, блок 8 управления, 2 пфазовращателей 9.1-9.2 п, и Формирователей 10.1-10.п импульсов, и 1)триггеров 11.1-11.п, и аналоговыхключей 12.1-12.п. 30Система акустического изображенв;я работает следующим образом.Выходной сигнал генератора 7 синусоидального напряжения непрерывно поступает на фазовращатели 9.1,9.3, 9.5.9(2 п) . Каждый изфазовращателей может сдвигать пофазе входной сигнал в диапазоне отО до 2. Для отклонения главноголепестка диаграммы направленности(ДН) решетки преобразователей 1.11 п на угол 8 относительно нормалик поверхности решетки фазовые сдвиги, вводимые фаэовращателями 9.1,9,3 9.(2 п) определяются по 45формуле2 й с 150 где- порядковый номер фазовращателя из ряда фазовращателей9. 1, 9. 3, 9,5 9. (2 п);Й - период решетки преобразователей,ф - длина волны ультразвука в ис 55следуемом объекте,- угол отклонения главноголепестка ДН. Значения требуемых Фазовых сдвигов с устанавливаются с помощью блока 8 управления. Фазовращатели 9.2, 9,4, 9.6 9.2 п сдвигают по Фазеосигнал только на 90Формирователи 10,1-10.п импульсов преобразуют синусоидальный сигнал в импульсный, причем состояние логической переменной "1" соответствует положительной полуволне синусоиды, а состояние логической переменной "0" - отрицательной полуволне. На Фиг.2 приведены временные диаграммы формирования зондирующих импуль ов, Сигналом разрешения Формирования зондирующего сигнала решетки преобразователей 1. 1-1.п является одиночный прямоугольный импульс на (2 п+1)-м выходе блока 8 управления, который поступает на Э-вход первого П-триггера 11.1. Длительность этого одиночного импульсного сигнала равна целому числу периодов генератора 7 синусоидального напряжения, Длительности импульсных сигналов преобразователей 1.1-1.п решетки равны длительности (2 п+1)-го выходного сигнала блока 8 управления. 0-триггеры 11.1-11.п передают на выход логический сигнал, присутствующий на П-входе, только в момент переходе иэ "0" в "1" импульсного сигнала на С-входе, Во время, соответствующее значению логической переменной " 1" на управляющем входе аналогового ключа 12.1-12.п этот ключ открыт. Таким образом, на выходе каждого из аналоговых ключей 12.1-12.г формируется импульсный электрический сигнал требуемой длительности. Преобразователи 1 ультразвуковой фазированной решетки осуществляют преобразование электрических сигналов, поступающих с выходов аналоговых ключей 12.1-12.п, в ультразвуковые сигналы, которые распространяются в исследуемом объекте. При этом сформируется ультразвуковая волна с узкой ДН. Отраженные от дефекта среды или границы раздела сред ультразвуковые эхо-сигналы достигают преобразователей 1.1-1.п решетки и преобразуются в электрические сигналы. Выходной сигнал каждого из п преобразователей 1.1-1.п решетки поступает параллельно на два синхронных детектора. Непрерывные синусоидальные сигналы Фазовращателей 9.1-9.2 п используются в качестве детектирующих сигналовсинхронных детекторов 2.1-2,2 п. Фазовый сдвиг между детектнрующими сиг-налами соответственно первого и второго, третьего и четвертого,(2 п)-го и 2 п-го синхронных детекторов 2 равен 90 , так как фаэовращатели 9.2, 9.4, 9.6 9,2 п сдвиогают по фазе сигнал только на 90Таким образом, осуществляется ортогональная обработка эхо-сигналовультразвуковой фазированной решетки.Напряжение:.а выходе синхронного детектора 2 пропорционально произведению входного и детектирующего сигналов синхронного детектора 2. Еслипри отклонении ультразвукового пучка решетки на определенный угол Ротносительно нормали к решетке излучаемый сигнал х-го преобразователя 1. решетки опережал по фазеизлучаемый сигнал (з.+1)-го преобразователя 1.д+1 решетки на значението при приеме эхо-сигнал д-гопреобразователя 1.д решетки отстаетпо фазе от эхо-сигнала (+1)-го преобразователя 1.(+1) решетки ча значениегде 1 = 1, 2 и, Детектирующими сигналами первого, третьего, пятого,.., (2 п)-го синхронных детекторов 2 ярляются выходные сигналы соответственно (2 п)-го.(2 п)-го,третьего, первогофазовращателей 9, которые также использовались для формирования излучаемых сигналов соответственно и-го(г.-1)-.го, , первого преобразователей 1 решетки. Следовательно, соблюдается равенство фазового сдвигамежду входным и детектирующим сигналами первого синхронного детектора 2.1 фазовому сдвигу между входными детектирующим сигналами третьегосинхронного детектора 2.3 фазовомусдвигу между входным и детектирующимсигналами (2 п)-го синхронного детектора 2.2 п. Аналогично, соблюдается равенство фазовых сдвигов между входными и детектирующими сигналами второго, четвертого 2 п-госинхронных детекторов,Фильтры 3.1-3.2 п нижних частот выделяют низкочастотную составляющую в выходных сигналах соответствующих синхронных детекторов 2. 1- 2.2 п. Уровень выходного напряжения фильтров 3.1-3.2 п нижних частот пропорционален значению соз(,. гдето(2) 15 где 1 - порядковый номер пары ЛЗ изряда пар ЛЗ: 4.1 и 4.2,4.3 и 4.4п, 4.(2 п)и 4.2 п;й - период решетки преобразователей;8 - угол отклонения главного лепестка ДН относительно нормали к решетке,С - скорость ультразвука в ис следуемом объекте.Определение значений требуемыхвременных задержек осуществляетблок 8 управления. В первом сумматоре 5.1 суммируются сигналы с выЗ 0 ходов первой, третьей (2 п)-йлиний 4 задержки. Второй сумматор5.2 суммирует выходные сигналы второй, четвертой 2 п-й линий 4задержки. Арифматический блок 6 обрабатывает полученные две суммь последующей формуле 20(3) 40 где Бц - значение на выходе арифметичекого блока 6;06 - значение на выходе первого сумматора 5.1;П - значение на выходе второ 45 го сумматора 5.2,Выходной сигнал арифметическогоблока 6 представляет собой видеосигнал, который может быть использован в электронно-лучевой трубке илив дисплее для визуальной индикации50 %точек объекта, от которых произошлоотражение ультразвука,Формирователи 10. 1-10.п импульсовреализованы на основе компараторовтипа 597 СА 1, один вход которых зазем 55лен, а на другой вход подан синусоидальный сигнал. В качестве П-тригге. ров 11.1-11.п использованы интегральные микросхемы типа К 155 ТИ 2, в каждом фазовый сдвиг синхронных детекторов2, 1-2, 2 п.Для получения максимального зцаченця напряжения ца выходе сумматоров 5,1 и 5.2 выходные сигналы фильтров 3.1-3.2 п задерживаются в линиях4.1-4.2 п задержки ца соответствующее время с. . Временная задержкадля соответствующей пары линий задержки (ЛЗ) определяется по формулекорпусе которых находятся по два В- триггера. Аналоговые ключи 12,1-12.п собраны ца основе микросхем типа К 590 КН 2, содержащих по четыре ключа. Фильтры 3,1-3,2 п нижних частот реализованы по известным схемам фильтров нижних частот первого порядка. Сумматоры 5.1 и 5.2 построены по ицвертирующей схеме, Арифметический блок 10 6 собран по схеме вычисления длины вектора, Генератор 7 сицусоидального напряжения собран по схеме кварцевого генератора. Фазоврашатели 9.1-9.2 п построены по схеме мостового фазо вращателя. Блок 8 управления сделан в виде микропроцессорного модуля на основе микропроцессора К 580 ИК 80. Синхронные детекторы 2,1-2.2 п реализованы по известной схеме. Ульт развуковая фазировацная решетка представляет собой набор пьезоэлектрических преобразователей. В качестве линий задержки 4.1-4.2 можно использовать импульсные линии с емкостным 25 накоплением.Формула изобретенияСистема акустического изображения, 30 содержащая и преобразователей ультразвуковой фазированной решетки, 2 п. синхронных детекторов, 2 п фильтров низких частот, 2 п линий задержки, два сумматора, арифметический блок, выходы первого, второго п-го преобразователей ультразвуковой фазированной решетки соединены соответственно с входами первого и второго, третьего и.четвертого (2 п)-го 40 и 2 п-го синхронных детекторов, выходы первого, второго 2 п-го синхронных детекторов подключены соответственно к входам первого, второго 2 п-го фильтров нижних частот, 45 выходы которых соединены соответственно с входами первой, второй2 п-й линий задержки, выходы первой, третьей.(2 п)-й линий задержки подключены к входам пер"э вого сумматора, выходы второй, четвертой, , 2 л-й линий задержки соединены с входами второго сумматора,выходы первого и второго сумматоров подключены соответственно к первому и второму входам ариФметического блока, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, она снабжена генератором синусоидальцого напряжения, блоком управления, 2 п фазовращателями, п Формирователями импульсов, и 0-триггерами, и аналоговыми ключами, выход генератора синусоидальцого напряжения соединен с входами первого, третьего (2 п)-го фазовращателей, выходы которых подключены соответственно к входам первого, второго.и-го формирователей импульсов и к информационным входам первого, второго и-го аналоговых ключей, выходы которых соединены состветст- . венно с входами первого, второгои-го преобразоват:лей ультразвуковой Фазированной решетки, выходы первого, второго и-го формирователей импульсов подключены соответственно к С-входам первого, вто-, рого, п-го В-триггеров, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами первого, второго и-го аналоговых ключей и с Э-входами второго, третьего иго Э-триггеров, выходы первого, третьего, , (2 п)-го фазовращателей подключены соответственно к детектирующим входам (2 п) - го, (2 п) - го.первогО синхронных детекторов и к входам второго, четвертого,2 п-го Фазовращателей, выходы которых подключены соответственно к детектирующим входам 2 п-го, (2 п)- го второго синхронных детекторов, первый,второй,, и-й выходы блока управления соединены соответственно с управляюшими входами первой и второй, третьей и четвертой, , (2 п)-й и 2 п-й линий задержки, (и+1)-й, (и+2)-й2 п-й выходы блока управления подключены соответственно к управляющим входам первого, третьего (2 п)-го фазовращателей,(2 п+1)-й выход блока управления соединен с Р-входом первого Р-триггера.4 Зака исноеССР ектная, 4 ул. оизводственио-полиграфическое предприятие, г. Уа 070/43 Ти ВНИИПИ Гос по делам 113035, Москарственного комитет обретений и открыт Ж, Раушская наб