Устройство для визуализации акустических колебаний

 

Изобретение относится к акустооптике, а более конкретно к устройствам для визуализации акустических колебаний и может быть использовано для решения задач ультразвуковой дефектоскопии, медицинской диагностики, акустической голографии, в системах акустической локации. Цель изобретения - повышение быстродействия за счет параллельной обработки информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний. В устройстве осуществляется преобразование акустического изображения в соответствующее распределение электрического потенциала по поверхности пьезоэлектрической пластины, который используется для модуляции электронных потоков между катодом, нанесенным на пьезоэлектрическую пластину, и люминесцентным экраном. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л G 01 N 29/06

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ (Л

С: 4 !

0 лэ Э ()с

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 48591 68/28 (22) 13.08.90 (46) 15.09.92. Бюл, N 34 (71) Государственный оптический институт им. С.И. Вавилова (72) Ю.И. Дымшиц (56) Акустический ж. рнал, 1955, т, 1, ¹ 2, с, 99—

109, П, Грегуш. Звуковидение, М,: МИР, 1982, 276с. (прототип). (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВИЗУАЛИЗАЦИИ

АКУСТИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ (57) Изобретение относится к акустооптике, а более конкретно к устройствам для визуализации акустических колебаний и может

Изобретение относится к акустооптике, а более конкретно к устройству визуализаторов и преобразователей акустических колебаний и может быть использовано для решения задач акустической (ультразвуковой) дефектоскопии, медицинской диагностики, акустической голографии, в системах акустической локации.

Известен визуализатор акустических колебаний, содержащий электронно-лучевую трубку, имеющий входное окно, закрытое кварцевой пьезоэлектрической пластинкой, из поверхности которой сканирующий электронный пучок выбивает вторичные электроны. Они собираются коллектором и созданный ими электрический сигнал после усиления отдельным усилителем подается на модулятор приемного. Жц„17б222б А1 быть использовано для решения задач ультразвуковой дефектоскопии, медицинской диагностики, акустической голографии, в системах акустической локации. Цель изобретения — повышение быстродействия за счет параллельной обработки информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний. В устройстве осуществляется преобразование акустического иэображения в соответствующее распределение электрического потенциала по поверхности. пьезоэлектрической пластины, который используется для модуляции электронных потоков между катодом, нанесенным на пьезоэлектрическую пластину, и люминесцентным экраном. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. кинескопа, на экране которого возникает видимое изображение, Последовательное сканирование электронным пучком поверхности окна замедляет процесс получения информации о звуковом поле и тем самым снижает быстродействие устройства. А наличие большого количества элементов (отдельного источника электронного пучка, системы сканирования, усилителя электрического сигнала, отдельного кинескопа) усложняет конструкцию устройства и снижает его надежность, Из известных визуализаторов акустических колебаний наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является пьезоэлектрический визуализатор. Этот визуализатор содержит вакуумированный корпус с входным окном, перекрытым пластиной из пьезоэлектрического материала, 1762226 и установленные в корпусе источник электронов, усилитель электронного потока и люминесцентный экран, а также систему сканирования поверхности окна и управления положением электронного пучка, Использование принципа (и системы) сканирования поверхности окна приводит к необходимости последовательного получения и обработки информации об отдельных элементах визуализируемого поля акустических колебаний, что замедляет процесс получения результатов и, стало быть, быстродействие всего устройства в целом.

Кроме того, наличие системы сканирования и управления положением электронного пучка усложняет конструкцию устройства и удорожает его .

Цел ью настоя щего изобретения я вляется повышение быстродействия устройства за счет параллельной обработки информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний, а также упрощение конструкции.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для визуализации акустических колебаний, содержащем вакуумированный корпус с входным окном, перекрытым пластиной из пьезоэлектрического материала, и установленные в корпусе источник электронов, усилитель электронного потока и люминесцентный экран введены управляющая сетка, размещенная между источником электронов и люминесцентным экраном, источник электрического потенциала, соединенный с управляющей сеткой, источник электронов выполнен в виде катода, нанесенного на внутреннюю поверхность пьезоэлектрического потенциала, соединенный с управляющей сеткой, источник электронов выполнен в виде катода, нанесенного на внутреннюю поверхность пьезоэлектрической пластины, на внешнюю поверхность которой нанесен электрод, подключенный к выходу источника электрического потенциала, усилитель электронного потока выполнен в виде микроканального умножителя, расположенного между управляющей сеткой и люминесцентным экраном.

Источник электронов может быть выполнен в виде автоэмиссионного катода или фотокатода, причем в последнем случае он может быть снабжен источником подсветки, На чертеже приведена общая схема устройства для визуализации акустических колебаний, Устройство содержит вакуумированный корпус 1 с входным окном 2, перекрытым пластиной 3 из пьезоэлектрического материала и установленные в корпусе 1 источник

4 электронов и усилитель 5 электронного потока и люминесцентный экран 6, управляющую сетку 7, размещенную между источником 4 электронного потока и люминесцентным экраном 5, и источник 8 электрического потенциала, соединенный с управляющей сеткой 7, источник 4 электронов выполнен в виде катода, нанесенного на внутреннюю поверхность пьезоэлектрической пластины 3, последняя имеет электрод

9 на ее внешней поверхности, который подключен ко второму выходу источника 8 электрического потенциала, а усилитель 5 электронного потока выполнен в виде микроканального умножителя, расположенного между управляющей сеткой 7 и люминесцентным экраном 6.

Кроме того, на чертеже показаны источник 10 подсветки фотокатода 4, позицией

11 показана падающая акустическая волна, 12 — электронное облако.

Устройство работает следующим образом, Источник 10 подсветки фотокатода 4 создает электронное облако 12, которое благодаря действию источника 8 электрического смещения оказывается запертым между фотокатодом 4 и управляющей сеткой 7, так что на вход усилителя 5 электронного потока электроны не поступают, и экран 6 не люминесцирует, При попадании на входное окно 9 акустической волны 11 (распределение интенсивности колебаний в ней изображено различной частотой стрелок) в окне 2 возникает пространственное распределение механических напряжений (на рисунке оно показано различной густотой штриховки), которое преобразуется в соответствующее распределение разности потенциалов между торцами пластины 3. В свою очередь, этс вызывает уменьшение величины запирающего электрического напряжения между сеткой 7 и соответствующими участками фотокатода 4. На этих учас ках электроны из облака 12 получают возможность прорваться сквозь сетку 7 и попасть на вход микроканального умножителя 5. Чем больше величина механического напряжения на участке пластины 3, тем, следовательно. меньше оказывается величина запирающего потенциала между сеткой 7 и этим участком и.тем более интенсивным оказывается электронный поток в каналах микроканального усилителя 5 и более яркой люминесценция экрана 6. Таким образом распределение интенсивности в акустической волне 11 преобразуется в распределение яркости экрана 6. При этом, обработка информации об элементах визуализируемо1762226

Формула изобретения

1, Устройство для визуализации акустических колебаний, содержащее вакуумированный корпус с входным окном, перекрытым пластиной из пьезоэлектрического материала, и установленные в корпусе источник электронов, усилитель электронного потока и люминесцентный экран, о тл и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повыше70

Ф

Составитель Ю.Дымшиц

Техред М,Моргентал Корректор Н Ревская

Редактор

Заказ 3256 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 го поля акустических колебаний производится параллельно по многим каналам, т.е, одновременно по всему полю. Это позволяет повысить быстродействие устройства по сравнению с аналогом, где, вследствие введения системы сканирования, обработка производится путем последовательного во времени перебора отдел ьн ых элементов.

Отсутствие сканирующей системы позволяет кроме того упростить конструкцию устройства по сравнению с прототипом. ния быстродействия за счет параллельной обработки информации об элементах визуализируемого поля акустических колебаний, оно снабжено управляющей сеткой, разме5 щенной между источником электронов и люминесцентным экраном, и источником электрического потенциала, соединенным с управляющей сеткой, источник электронов выполнен в виде катода, нанесенного на

10 внутреннюю поверхность пьезоэлектрической пластины, последняя имеет электрод на ее внешней поверхности, который подключен к второму выходу источника электрического потенциала, а усилитель

15 электронного потока выполнен в виде микроканального умножителя, расположенного между управляющей сеткой и люминесцентным экраном.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е е20 с я тем, что катод выполнен в виде фотокатода и снабжен источником подсветки,