Система акустического изображения

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 3 А 1 166 й 29/ 5 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ Ы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Киевский политехнический институт им.50-летия Великой Октябрьской социалистической революции(54) СИСТЕМА АКУСТИЧЕСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии и визуализации внутренней структуры материалов и изделий, а также для медицинской диагностики. Цель изобретения - повышение разрешающей способности системы за счет осуществления фокусировки при излучении. Задержки формирования зондирующих импульсов определяются как фазовыми сдвигами фазовращателей 9, так и кодами предустановки счетчиков 14. Фазовращатели 9 осуществляют задержки, не превышающие величины периода генератора 7 синусоидального напряжения, а счетчики 14 определяют задержки, равные целому числу периодов генератора 7 синусоидального напряжения. Благодаря этому величину задержек зондирующих импульсов для преобразователей 1 в центре фазированной ультпаэвуковой решетки можно сделать максимальной, а задержки для преобразователей 1, находящихся ближе к краям решетки, можно выбрать минимальными, что обеспечивает фокусировку при излучении и, следовательно, повышение пространственной локализации акустического поля в выбранной точке исследуемого объекта, 3 ил,10 20 30 35 40 45 50 55 Изобретение относится к неразрушающему контролю и может быть использовано для дефектоскопии и визуализациивнутренней структуры материалов и изделий, а также для медицинской диагностиЦелью изобретения является повышение разрешающей способности за счет осуществления фокусировки при излучении.На фиг.1 представлена функциональнаясхема системы акустического изображения;на фиг,2 - временные диаграммы. формирования зондирующего импульса в первом канале системы; на фиг.З - временныедиаграммы зондирующих импульсов, сформированных в и каналах системы для фокусировки,Система акустического изображения содержит (фиг.1) и преобразователей 1 ультразвуковой фазированной решетки, 2 исинхронных детекторов 2, 2 и фильтров 3 нижних частот, 2 и блоков 4 задержки, два сумматора 5, арифметический блок б, генератор7 синусоидального напряжения, блок 8 управления, 2 и фаэовращателей 9, (и+1) формирователей 10 импульсов, (и+1)О-триггеров 11, и аналоговых ключей 12, 2 иэлементов И 13, 2 и счетчиков 14 и и элементовНЕ - И 15,Выход генератора 7 синусоидального напряжения соединен с входом (и+1)-го формирователя 10 импульсов и с входами нечетныхфаэовращателей 9, выходы которых подключены к входам и формирователей 10 импульсов, к входам четных фазовращателей9, к детектирующим входам нечетных синхронных детекторов 2 и к информационнымвходам аналоговых ключей 12, выходы которых соединены соответственно с входамипреобразователей 1 ультразвуковой фазированной решетки. Выходы четных фазовращателей 9 подключены к детектирующимвходам соответствующих синхронных детекторов 2. Выходы формирователей 10 импульсов соединены с вторыми входаминечетных элементов И 13 и с С-входамиО-триггеров 11, выходы которых подключены к первым входам нечетных элементов И13, выходы которых соединены соответственно со счетными входами нечетных счетчиков 14 и с первыми входами четныхэлементов И 13, подключенных выходами ксчетным входам соответствующих счетчиков 14, выходы которых соединены с инвертирующими входами элементов НЕ-И 15.Выходы нечетных счетчиков 14 подключеныко вторым входам четных элементов И 13, кнеинвертирующим входам элементов 15НЕ-И, выходы которь 1 х соединены с упраамющими входами аналоговых ключей 12,Выходы преобразователей 1 ультразвуковой фазированной решетки соединены соответственно с входами синхронных детекторов 2. Выходы синхронных детекторов 2 подключены к входам фильтров 3 нижних частот, выходы которых соединены с входами блоков 4 задержки. Выходы нечетных блоков 4 задержки подключены к входам первого сумматора 5. Выходы четных блоков 4 задержки соединены с входами второго сумматора 5, Выходы сумматоров 5 подключены соответственно к входам арифметического блока б, Выходы блока 8 управления соединены с управляющими входами блоков 4 задержки, с управляющими входами нечетных фазовращателей 9, с управляющими входами и входами предустановки счетчиков 14 и О-входом (и+1)-го О-триггера 11, Выход (и 4-1)-го формирователя 10 импульсов подключен к С-входу (и+1)-го О-триггера 11, выход которого соединен с О-входами и О-триггеров ",1,Система акустического изображения работает следующим образом.Перед очередным излучением ультразвуковых сигналов в исследуемый объект(на фиг,1 не показан) блок 8 управления определяет положение зондирующего фокуса и рассчитывает требуемые для этого величины задержек зондирующих импульсов. Расчеты производятся на основе известных формул, связывающих положение фокуса, период решетки, номер преобразователя и скорость ультразвука в исследуемом объекте, Затем осуществляется деление полученных задержек на величину периода генератора 7 синусоидального напряжения (фиг.2,б), Коды предустановки счетчиков 14 соответствуют целой части результата указанного деления, Остаток в результате деления соответствует величинам фазовых сдвигов нечетных фазовращателей 9, Коды предустановки счетчиков формируются на выходе блока 8 управления. Управляющие сигналы для нечетных фазовращателей 9 присутствуют на выходах блока 8 управления. Затем поочередно на выходах блока 8 управления формируются короткие импульсы, подаваемые на управляющие входы нечетных счетчиков 14. При приходе этих импульсов происходит предустановка выше названных счетчиков кодами предустановки, После этого на выходе блока 8 управления устанавливается код, соответствующий длительности зондирующих импульсов. формируется короткий импульс. подаваемый на управляющие входы четных счетчиков 14. При этом происходит предустановка этих счетчиков. Четные фазовращатели 9 являютсянеуправляемыми, они сдвигают по фазе синусоидальный сигнал5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 на 90 О, Эти фаэовращатели используются для формирования ортогональных опорных сигналов четных синхронных детекторов 2 при приеме эхосигналов, Формирователи 10 импульсов преобразуют синусоидальный сигнал в импульсный, чем состояние логической "1" соответствует положительной полуволне входного синусоидального сигнала, а состояние логического "0" - отрицательной полуволне,Сигналом разрешения излучения является прямоугольный импульс, формируемый на выходе блока 8 управления (фиг.2,а). На выходе (и+1)-го О-триггера 11 появится (фиг,2,е) импульс в момент ближайшего нуль- перехода синусоидального сигнала с нулевой начальной фазой при условии, что уже сформирован сигнал разрешения излучения поданный на О-вхад (и+1)-го О-триггера 11, Формирователи импульсов 10 и О-триггеры 11 предназначены для синхронизации момента разрешения излучения с моментами ближайших нуль-переходов сдвинутых па фазе синусоидальных сигналов. Нечетные счетчики 14 отсчитывают та число импульсов, которое соответствует требуемому числу пропущенныхх периодов синусоидальных сигналов между моментам разрешения излучения и моментом начала зондирующего импульса в определенном канале, а четные счетчики 14 отсчитывают число периодов синусоиды в зондирующем радиаимпульсе. На выходе элемента НЕ - И 15 формируются задержанные одиночные импульсы, длительность которых соответствует длительности зондирующих импульсов, Во время присутствия сигнала логической единицы на управляющих входах аналоговых ключей 12 эти ключи открыты, Таким образом, на выходах каждого из аналоговых ключей 12 Формируются задержанные импульсные сигналы требуемой длительности.Преобразователи 1 ультразвуковой фазированной решетки осуществляют преобразование электрических сигналов, поступающих с выходов аналоговых ключей 12, в ультразвуковые сигналы, которые распространяются в исследуемом объекте, что позволяет сформировать ультразвуковой пучок с узкой диаграммой направленности, Отраженные от дефекта или границы раздела сред эхосигналы достигают преобразователей 1 ультразвковой фазированной решетки и преобразуются в электрические сигналы. Выходной сигнал каждого иэ и преобразователей 1 решетки поступает параллельно на два соответствующих синхронных детектора. Детектирующими сигналами синхронных детекторов 2 являются непрерывные синусоидальные сигналы фазовращателей 9. Осуществляется ортогональная обработка :. эхасигналов, Напряжение на выходе синхронного детектора 2 пропорционально произведению входного и детектирующего сигналов синхронного детектора 2, Сразу после окончания формирования зондирующих радиоимпульсов блок 8 управления определяет требуемые фазовые сдвиги нечетных фазовращателей 9 для выбранного приемного фокуса.Фильтры 3 нижних частот выделяют низкочастотную составляющую в выходных сигналах соответствующих синхронных детекторов 2. Уровень выходного напряжения фильтров 3 нижних частот пропорционален значению созр,где р - фазовый сдвиг между входным и детектирующим сигналами соответствующих синхронных детекторов 2, Выходные сигналы Фильтров 3 нижних частот задерживаются в блоках 4 задержки. Величины требуемых задержек в зависимости ат положения приемного фокуса определяются в блоке 8 управления, Первый сумматор 5 суммирует сигналы с выходов нечетных блоков 4, а второй сумматор 5 суммирует выходные сигналы с четных блоков 4 задержки. Арифметический блок 6 обрабатывает выходные сигналы сумматоров 5 па алгоритму Где 3 вых- значение на выходе арифмтического блока 6О 1- значение на выходе первого сумматора 5;О 2- значение на выходе второго сумматора 5,Выходной сигнал арифметического блока 6 является видеосигналам, катааый можно использовать в дисплеях и электронна-лучевых трубках для отображения точек, от которых произошло отражение ультразвуковых зондирующих импульсов,Использование изобретения позволяет повысить разрешающую способность за счет независимого формирования задержек зондирующих импульсов в каждом из каналов системы.Формула 1 забретения Система акустического изображения, содержащая и преобразователей ультразвуковой фазированной решетки, 2 п синхронных детекторов, 2 п фильтров нижних частот, 2 п блоков задержки, два сумматора, арифметический блок, блок управления, 2 п фаза вращателей, п Формирователей импульсов, и О-триггеров, и аналоговыхЖи ключей и генератор синусоидального напряжения, соединенный выходом с входами нечетных фазовращателей, выходы которых подключены к входам формирователей импульсов, к входам четных фазовращателей и к информационным входам аналоговых ключей, выходы которых соединены соответственно с входами преобразователей ультразвуковой фазированной решетки, выходы формирователей импульсов подключены к С-входам О-триггеров, выходы преобразователей ультразвуковой фазированной решетки соединены с входами синхронных детекторов, подключенными выходами соответственно к входам фильтров нижних частот, выходы которых соединены с входами блоков задержкивыходы нечетных блоков задержки подключены к входам первого сумматора, выходы четных блоков задержки соединены с входами второго сумматора, выходы первого и второго сумматоров подключены соответст- венно к первому и второму входам арифметического блока, выходы блока управления соединены с управляющими входами блоков задержки о управляющими входами нечетных фазовращателей, а выходы фаэовращателей соединены с входами синхронных детекторов, отл ич а ю ща я с я тем, что, с целью повышения разрешающей способности, она снабжена (и+1)-м О-триггером, 2 п элементами И, 2 п счетчиками, п элементами НЕ-И и (и+1)-м формирователем импульсов, подсоединенным входом к выходу генератора си нусоидального напряжения, выходом - кС-входу (и+1)-го О-триггера, к О-входу которого подключен соответствующий выход блока управления, выход(п+1)-го О-триггера соединен с О-входами и О-триггеров, выхо ды которых подключены к первым входамнечетных элементов И. к вторым входам которых подключены выходы формирователей импульсов, выходы нечетных элементов И соединены соответственно со счетными 15 входами нечетных счетчиков и с первымивходами четных элементов И, выходы которых подключены к счетным входам соответствующих счетчиков, выходы которых соединены с инвертирующими входами 20 элементов НЕ-И, выходы нечетных счетчиков подключены к вторым входам соответствующих элементов И и к неинвертирующим входам элементов НЕИ, выходы которых соединены с управляю щими входами аналоговых ключей, авыходы блока управления подключены к управляющим входам и входам предустановки счетчиков.1663533 ф 78,1 дЬг,Ю 7 едакто упкина каз 2263 Тираж 394 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москве, Ж, Рвушсквя наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул, Гагарина,583 Р