Ультразвуковое фокусирующее устройство

 

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний при силовом воздействии ультразвука на жидкие и твердые среды, например, в дефектоскопии , медицинской диагностике и других. Цель изобретения - повышение интенсивности ультразвука в фокальной плоскости. Цель достигается тем, что параболический рефлектор с широким и узким отверстиями выполнен в виде половины тела вращения, образованного вращением части параболы, отсекаемой прямой, являющейся осью вращения и проходящей через ее фокус параллельно директрисе, не содержащей вершины параболы. Преобразователь выполнен в виде полуцилиндра и размещен в широком отверстии рефлектора так, что его образующая параллельна оси вращения параболы, Фокусы преобразователя и рефлектора совмещены в общей точке на оси полуцилиндра в узком отверстии рефлектора. 2 ил.

союз соВетских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (1)) (л)ю G 01 N 29/22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4859821/28 (22) 13.08,90 (46) 23,09,92. Бюл. ¹ 35 (72) Е.Л.Казмировский и В.Г.Прохоров (56) Ультразвук. Маленькая энциклопедия,/Под ред. И,П.Голяминой. М.: Советская энциклопедия, 1979, с.306 — 308.

Авторское свидетельство СССР

¹ 301185, кл, 6 01 N 29/04, 1971. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ФОКУСИРУЮЩЕЕ

УСТРОЙ СТВ О (57) Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний при силовом воздействии ультразвука на жидкие и твердые среды, например, в дефектоскопии, медицинской диагностике и

Изобретение относится к ультразвуковой технике и может быть использовано для фокусирования ультразвуковых колебаний при силовом воздействии ультразвука на жидкие и твердые среды, а также при медицинской ультразвуковой диагностике и терапии.

Известны фокусирующие устройства, состоящие из двух основных элементов: активного излучателя и пассивного рефлектора (1). Рефлектор изменяет направление падающей на него волны таким образом, что в некоторой части пространства возникает концентрация энергии отраженных волн— это и является фокальной областью, Наибольший интерес вызываетустройство, содержащее элипсоидальный рефлекдругих. Цель изобретения — повышение интенсивности ультразвука в фокальной плоскости, Цель достигается тем, что параболический рефлектор с широким и узким отверстиями выполнен в виде половины тела вращения, образованного вращением части параболы, отсекаемой прямой, являющейся осью вращения и проходящей через ее фокус параллельно директрисе, не содержащей вершины параболы. Преобразователь выполнен в виде полуцилиндра и размещен в широком отверстии рефлектора так, что его образующая параллельна оси вращения параболы, Фокусы преобразователя и рефлектора. совмещены в общей точке на оси полуцилиндра в узком отверстии рефлектора, 2 ил. тор со сферическим излучателем, центр которого совпадает с первым фокусом элипсоида, так как в этом случае высокая концентрация ультразвука обеспечивается за пределами конструкции — во втором фокусе, Однако это устройство в силу ограничений на размеры излучателя, расположенного внутри рефлектора, имеет рабочий диапазон в пределах высоких (мегагерцовых) ультразвуковых частот и не обеспечивает эффективной фокусировки на более низких частотах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее рефлектор в виде параболоида вращения, в

1763973

45 широком входном отверстии которого размещен плоский дисковый излучатель (2).

Недостатком данного устройства является ограниченная возможность концентрации энергии в фокусе при заданных габаритах устройства в целом. Это связано с малой площадью излучения плоского диска, определяемой раскрывом рефлектора, При исходной невысокой удельной мощности для плоских излучателей общая акустическая мощность будет мала, что снижает эффективность фокусировки.

Цель изобретения — повышение интенсивности ультразвука в фокальной области.

Цель достигается тем, что рефлектор выполнен в виде половины тела вращения, образованного вращением части параболы, отсекаемой прямой, являющейся осью вращения и проходящей через ее фокус параллельно директрисе, не содержащей вершины параболы, а преобразователь выполнен в виде полуцилиндра и размещен в широком отверстии рефлектора так, что его образующая параллельна оси вращения параболы, причем фокусы преобразователя и рефлектора совмещены в общей точке на оси полуцилиндра в узком отверстии рефлектора.

На фиг.1 представлено ультразвуковое фокусирующее устройство, общий вид, поперечное сечение; на фиг.2 — то же, вид сверху, продольное сечение, Устройство содержит электроакустиеский преобразователь в виде полуцилиндра 1, размещенный в широком отверстии пораболического рефлектора 2, на внешней (выпуклой) стороне преобразователя размещен звукоотражающий экран 3. Преобразователь электрическими выводами 4 подключен к генератору.

Работа устройства происходит следующим образом. При подаче возбуждающего электрического напряжения на электроды

4 преобразователя 1 последний излучает цилиндрическую волну, которая при отражении от поверхности рефлектора 2 трансформируется в сферическую волну, сходящуюся в общий фокус F, где получается высокая интенсивность ультразвука.

В качестве материала для рефлектора могут быть использованы металлы, пенопласты и др„удельное акустическое сопротивление которых существенно отличается от удельного акустического сопротивления рабочей среды (воды) для получения коэффициента отражения близкого к 1, В качестве излучателя могут быть использованы любые полуцилиндрические электроакустические преобразователи на толщинных колебаниях (пьезокерамические, магнитострикционные, ферритовые и т.п,). Преобразователь может быть выполнен в виде дуговых секций, либо секционированным, что позволяет формировать фокусирующее устройство при заданных габаритах на более низкие ультразвуковые частоты (десятки и сотни килогерц), а интенсивность ультразвука в фокусе по сравнению с прототипом может быть увеличена более чем вдвое.

Таким образом, ультразвуковое фокусирующее устройство обеспечивает в широком диапазоне частот, в том числе и на относител ь но низких ул ьтра звуковых частотах, высокую концентрацию энергии в фокальной области.

Формула изобретения

Ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее параболический рефлектор с широким и узким отверстиями и электрический преобразователь, установленный в широком отверстии рефлектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения интенсивности ультразвука в фокальной плоскости, рефлектор выполнен в виде половины тела вращения, образованного вращением части параболы, отсекаемой прямой, являющейся осью вращения и проходящей через ее фокус параллельно директрисе, несодержащей вершины параболы, преобразователь выполнен в виде полуцилиндра, размещенного в широком отверстии рефлектора так, что его образующая параллельна оси вращения параболы, а фокусы преобразователя и рефлектора совмещены в общей точке на оси полуцилиндра в узком отверстии рефлектора.

1763973

Риг. ", Составитель Е. Казмировский

Редактор Т. Куркова Техред М.Моргентал Корректор Т, Вашкович

Заказ 3454 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