Ультразвуковое сканирующее устройство

пц 567130 Союз Советских Сециаиистических Ресаублик(51) М. Кл.з б 01 Я 29/04 Государственный комитетСовета Министров СССРле делам изобретенийи открытий(72) Авторы изобретения В. И, Домаркас и С. Л. Пртталгаускас Каунасский политехнический институт им. Антанаса Сиечкуса(54) УЛЪТРАЗВУКОВОЕ СКАНИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано в ультразвуковых импульсных приборах медицинской диагностики, дефектоскопах и других контрольно-измерительных устройствах, в которых ультразвуковое сканирование производится немеханическим путем,Известны ультразвуковые сканирующие устройства, содержащие решетку электроакустнческих преобразователей и возбуждающие генераторы электрических импульсов, запускаемые от электрически управляемых электронных схем 11.В этих устройствах одни электроды каждого элемента решетки подключены к управляемым линиям задержки, а другие электроды подключены к выходам генераторов возбуждения пьезоэлементов, выходы запуска которых через селекторы импульсов соединены с управляемыми линиями задержки, причем центральная точка соединения электрически управляемых линий задержки подключена к электронному ключу, коммутируемые входы которото соединены с генератором импульсов синхронизации и выходным усилителем.Недостатком этих устройств является низкая надежность контроля, связанная с большой мертвой зоной и низкой разрешающей способностью,2Наиболее близким к предлагаемому устройству по технической сущности является ультразвуковое сканирующее устройство, содержащее объединеняъте в решетку пьезоэлек трические преобразователи, расположенныесимметрично их центральному преобразователю; каналы излучения-приема, число которых равно числу преобразователей, каждый канал включает генератор возбуждения 1 преоб разователя, предусилитель, селектор импульсов и управляемую линию задержки, выход которой соединен с входом линии задержки последующего канала; фазоинвертор, тгротивофазные выходы которого соединены симме трично относительно центрального преобразователя с соответствующими управляющими входами линий задержек; генератор управляющего напряжения, подключенный к входу фазоинвертора; синхронизатор; еоединенный 20 с ним генератор строб-импульсов, входы которого подключены к управляющим входам селекторов импульсов, и индикатор 12).Недостатком его является низкая надежность контроля.25 Целью изобретения являетея яовышение надежности контроля,Эта цель досщгается тем, что устройствоснабжено элеггронткым ключом, вход которого соединен,с синхронизатором, выход - .с 30 входом линии задержки центрального преоб20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 разователя, блоком усиления-детектирования, вход которого соединен с электронйым ключом, а выход - с индикатором; преобразователи выполнены в виде пьезоэлектрических полос различной длины, уменьшающихся от центрального к периферийным преобразователям, одна боковая поверхность каждого из которых снабжена электродом, соединенным с корпусом решетки, другая боковая поверхность в дву парами электродов с одинаковыми расстояниями между парами и соединенными первая пара - с генератором возбуждения, а вторая - с предусилителем,На фиг. 1 изображена блок-схема ультразвукового сканирующего, устройства; на фиг. 2 - диаграмма временных задержек, поясняющая принцип действия устройства.Ультразвуковое устройство содержит пьезоэлектрические преобразователи в виде полос 1, на поверхности которых нанесены электроды 2 - 4; каналы излучения-приема, включающие каждый предусилитель 5, управляемую линию задержки 6, селектор 7 импульсов и генератор 8 возбуждения преобразователя; одна пара электродов соединена с предусилителем 5, а другая - с генератором 8; блок 9 усиления-детектирования, соединенный с его входом электронный ключ 10, выход которого соединен с входом линии задержки 6 центрального канала; синхронизатор 11, соединенный с входом ключа 10; генератор 12 строб-импульсов, вход которого соединен с синхронизатором, а выходы - с селекторами импульсов каждого канала; генератор 13 управляющего напряжения; фазоинвертор 14, вход которого соединен с генератором 13, а противофазные выходы симметрично относительно центрального преобразователя 15 - с соответствующими входами линий задержек 6; и индикатор 16, соединенный с блоком 9 усиления-детектирования (см. фиг. 1).Устройство работает следующим образом.Выработанные синхронизатором 11 электрические импульсы через открытый в направлении пьезоэлементов электронный ключ 10 поступают на центральную точку соединения управляемых линий задержки и задержанные в них на равные промежутки времени подаются на входы селекторов 7 импульсов. Эти селекторы управляются .сигналами генератора 12 строб-импульсов и обеспечивают запуск генератора 8 только импульсами синхронизации. Импульсы возбуждения подаются на электроды 3 пьезоэлектрических преобразователей. Участки элементов решетки под электродами 3 образуют пьзеоизлучатели. Импульсы возбуждаемых ими упрутих колебаний распространяются по акустическим волноводам, образуемым пьезоэлектрическими преобразователями 1, и излучаются в рабочую среду. Временной сдвиг акустических импульсов в. апертуре решетки для каждого . пьезоэлектрического преобразователя определяется суммарным временем задержки в управляемых линиях и в акустических волноводах, Электроды 3 размещены на пьезо. электрических преобразователях 1 таким образом, чтобы расстояния между электродами 3 и излучающими торцами пьезоэлектрических преобразователей уменьшались от середины к краям решетки на равные величины, соответствующие изменениям времени задержки,в акустических волноводах на величины т, (см, фиг. 2), равные среднему времени задержки в управляемых линиях задержки 6, т. е. когда на эти линии не подается управляющее напряжение. При отсутствии управляющего напряжения задержки сигналов на,выходах всех элементов решетки одинаковы и равны задержке сигналов в центральном волноводе% Ъ +где и - номер пьезоэлемента, отсчитанныйот середины, решетки;тал - время задержки в и-ом акустическом,волноводе,Управляющие входы линий задержки 6, подключенных симметрично центральному элементу решеткисоединены с противофазными выходами фазоинвертора 14, поэтому при подаче управляющего напряжения время задержки в одних из них увеличивается, а в других уменьшается (на фиг. 2 направления изменения суммарного времени задержки показаны стрелками). Так как эти линии соединены последовательно, при изменении времени задержки в них на Ль, суммарная задержка ситнала, излучаемого и-ым пьезоэлементом изменяется на пЬт.Таким образом, обеспечивается линейное временное распределение сигналов по апертуре решетки и при изменении управляющего напряжения осуществляется сканированием диаграммы направленности,В режиме приема падающие ультразвуковые волны в каждом элементе решетки возбуждают импульсы, фаза которых зависит от угла падения волны. Эти импульсы распространяются по аиустическим волноводам и при прохождении участков с электродами 2 на них возникают электрические импульсы. Эти импульсы усиливаются в предусилителях 5, выходы которых подключены к электрически,управляемым линиям задержки 6. Сигналы, прошедшие эти линии задержки, суммируются на входе электронного ключа 10, который .в режиме приема открыт в направлении блока 9 усиления-детектирования и индикатора 16, В режиме приема временные задержки сигналов отличаются от соответствующих задержек в режиме излучения только постоянной величиной Лт определяемой расстоянием между электродами 2 и 3. Поэтому при изменении,управляющего напряжения сканирование диаграммы направленности приемника осуществляется по такому же заколиу, как и в случае излучателя,формула изобретения Ультразвуковое сканирующее устройство, содержащее объединенные в решетку пьезоэлектрические преобразователи, расположенные симметрично их центральному преобразователю; каналы излучения-приема, число которых .равно числу преобразователей, каждый канал включает генератор возбуждения преобразователя, предусилитель, селектор им пульсов и управляемую линию задержки, выход которой соединен с входом линии за. держки последующего канала; фазоинвертор, противофазные выходы которого соединены симметрично относительно, центрального пре образователя с соответствующими управляющими входами линий задержек; генератор управляющего напряжения, подключенный к входу фазоинвертора; синхронизатор; соединенный с ним генератор строб-импульсов, 20 входы которого подключены к управляющим входам селекторов импульсов, и индикатор, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено электронным ключом, вход которого соединен 25 с синхронизатором, выход - с входом линии задержки центрального преобразователя, блоком усиления-детектирования, вход которого соединен с электронным ключом, а выход - с индикатором; преобразователи выполнены в виде пьезоэлектрических полос различной длины, уменьшающихся от центрального к периферийным преобразователям, одна боковая поверхность каждого из которых снабжена электродом, соединенным с корпусом решетки, другая боковая поверхность - двумя парами электродов с одинаковыми расстояния. ми между парами и соединенными первая пара с генератором возбуждения, а вторая с предусилителем.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Гуща И, И. Разработка и исследование электроакустических измерительных систем с электрическим сканированием ультразвукового пучка, Канд. диссертация, Каунас, 1973.2, 1. С, Яогпег, Н. А. С. Кагпр 1 сцВеп. Ы 1 газоп 1 сз 1 п Ь 1 о 1 оду апй гпейс 1 пе. Рго,сеейпдз о 1 Йе соп 1 егепсе оп ц 11 газоп 1 сз 1 п Ь 1 о 1 ору апс 1 гпейс 1 пе, ЛаЬ 1 оппа - %агзатч, 05,10.70.Составитель Л, Гришина Техред М. Семенов 1(орректор Е, Хмелева Суханов еда ктор Заказ 1843/13ЦНИ ПодписноССР ипография, пр, Сапунова,Изд.606 Государственного комитета по делам изобретений 13035, Москва, Ж 35, РаушТираж 1109Совета Минис открытийкая наб д. 4