Акустический микроскоп для оперативного просмотра объектов

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю G 01 N 29/04

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

О

Ql

09 (21) 4880556/28 (22) 26,07.90 (46) 07.03.93. Бюл, N. 9 (71) Ф рязинский филиал Центрального научно-исследовательского института "Циклон" (72) В,В.Карнишин и В.Г.Смирнов (56) Патент США ¹ 4683751, кл. G 01 N 29/00, 1985.

Патент США N. 4030342, кл. G 01 N 29/00, 1983, Патент США N. 4674333, кл. G 01 N 29/00, 1985. (54) АКУСТИЧЕСКИЙ МИКРОСКОП ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ПРОСМОТРА ОБЪЕКТОВ (57) Использование: акустический линзовый микроскоп, обеспечивает оперативный просмотр контролируемых объектов, позволяет

Устройство относится к аппаратуре для неразрушающего контроля материалов и изделий с помощью сфокусированных ультразвуковых и гиперзвуковых волн.

Цель изобретения — акустический микроскоп с расширенными эксплуатационными возможностями за счет повышения скорости получения связных фрагментов изображений контролируемого объекта, размеры которого превышают информационные возможности устройства индикации и запоминания.

Указанная цель достигается тем, что акустический микроскоп, содержащий последовательно установленные передающий блок, циркулятор (направленный, ответвитель) и акустический линзовый элемент, приемный блок, связанный с акустическим линзовым элементом через циркулятор, „„5U„„1800358 А1 выполнять наблюдение связного изображения без потери разрешения и детальности изображения контролируемых объектов, размеры которых превышают информационные возможности устройства цифровой памяти и визуализации для единовременного запоминания и отображения ecего объекта или его значительной части. В схему микроскопа добавлены блок установки сдвига, компаратор, блок счета и формирования, блок управления реверса, блок выключения реверса, формирующие номер считываемой строки для коммутатора адре сов запоминающего устройства. Эти блоки работают в режиме циклического счета синхронно со сменой строк механического сканирования. 1 ил. блок развертки, блок индикации и запоминания, блок синхронизации и блок сканирования, снабжен блоком установки сдвига, блоком выключения реверса, блоком управления реверсом, блоком счета и формирования, компаратором.

Структурно-функциональная схема предложенного линзового акустического микроскопа (ЛАМ) показана на чертеже.

ЛАМ состоит иэ блока 1 передатчика, выход которого соединен с входом циркулятора 2, первый выход которого соединен с преобразователем 3 акустического линзового элемента (АПЭ) 4 с линзой 5, установленного над объектом 7 контроля, которые разделяются слоем воды 6. Второй выход циркулятора соединен с информационным входом блоком 8.приемника. С выхода по- следнего усиленный сигнал подается на (, 1800358 электрод трубки блока индикатора 9, модулирующий яркость луча. Входы отклоняющей системы блока индикатора 9 соединены с выходами Х, Y блока 10 развертки. Этот блок, а также схемы 12 управления реверсом„схема 13 компаратора соединены линиями подачи строчных (ССИ) и кадровых (КСИ) синхронизирующих импульсов со схемой 11 счета и формирования, которая соединена, в свою очередь, по линиям управления с компаратором 13 и блоком 14 установки сдвига. Выход режима 1К (сдвиг на один кадр) последнего соединен с входом схемы 15 выключения реверса, выход которой соединен с управляющим входом схемы 12 управления реверсом. Два выхода этой схемы соединены по линиям управления направлением сканирования с управляющими входами блока 16 механического сканирования; Входы синхронизации передающего 1 и приемного 8 блоков, схемы 11 счета и формирования и вход запуска блока

16 сканирования соединены с соответствующими выходами блока 17 синхронизации, Запускающий его импульс начала строки поступает по линии с блока 16.

Устройство работает следующим образом. Модулированные по амплитуде импульсные электрические колебания передающего блока 1 через циркулятор 2 поступает на электроакустический преобразователь 3 АЛЭ 4, и акустическая волна после преломления линзой 5 фокусируется на объект 7 после отражения от него, пройдя обратный путь и акустоэлектрическое преобразование через третье плечо циркулятора 2, поступает в приемник 8, а после усиления в нем сигнал подается на электрод трубки блока индикатора 9, модулирующий яркость записывающего электронного луча, Перемещение луча на экране рубки индикатора 9 по осям Х и Y синхронизировано импульсами, поступающими с блока 17, со сканированием акустического пучка по поверхности объекта в направлениях Х и У, реализуемым блоком сканирования 16.

Этим достигается соответствие положения элементов на сканируемом участке объекта и точек акустического изображения на экране, Трубка достаточно высокого разрешения обычно сохраняет видимое изображение в течение нескольких секунд, определяющих время получения одного

- кадра Тк. Поэтому для наблюдения устойчиЙ9го изображения его необходимо через . промежуток времени t = Тк возобновлять путем повторного сканирования по тому же участку. Дл этого сканирующее устройство после завершения очередного кадра долж50 ратном ходе блок разверток 10 должен вырабатывать сигналы, возвращающие электронный луч индикатора 9 s исходную точку растра иэображения ко времени начала нового периода сканирования, Предлагаемая функциональная схема работает следующим образом, В зависимо=. сти от требуемого режима просмотра конт ролируемого объекта — с "вытеснением" кадра на заданное число строк, с повторением изображения выбранного участка или но возвращать акустический пучок к началу того же просмотренного участка объекта.

Отличия в работе такого микроскопа состоит в том, что пучок возвращается к началу

5 второй или следующих строк-полосок участка объекта, сканируемого в предыдущем кадре. Так как развертка луча начинается всегда с одного места экрана, то новый кадр будут начинаться с изображения новой первой полоски сканируемого участка. Освободившиеся в конце кадра строки будут заполнены изображением продолжения сканируемого участка в направлении кадрового сканирования — вдоль оси Y. Если процесс сдвига при обратном ходе кадрового сканера продолжить, то на экране "побежит" чередованием кадров изображение целой полосы объекта, Для реализации этого процесса в схему микроскопа введены но20 вые элементы, назначение которых опишем подробнее.

Схема счета и формирования 11, получая от блока синхронизации 17 импульсы, синхронные с импульсами начала строки сканирования, пересчитывает их число на прямом и обратном ходе сканера и формирует соответствующей длительности кадровые (КСИ) и строчные (ССИ) синхроимпульсы для системы 16 сканирования и бло30 ка 10 разверток луча индикатора 9, Блок 14 сдвига установки сдвига служит для выбора оператором величины сдвига кадра, т. е. части перемещения сканера по оси У, на которую он не дойдет при обратном

35 (реверсивном) ходе. Она может выражаться в долях кадра — 0,5 к; 0,25к, ..., или числом строк — 1 с, 0 с. Режим 0 с соответствует повторению сканирования и изображения одного и того же участка объекта, Установка

40 на блоке 14 сдвига 1 к, т. е. на всю длину кадра, соответствует непрерывному перемещению сканера и изображения на экране по оси У в прямом направлении. Отмену обратного хода сканера осуществляет схема выключения реверса 15 совместно со схемой 12 управления реверсом. Последняя в этом режиме выдает сканирующему блоку

16 только ССИ прямого хода (+ Y). Независимо от установок величины сдвига на об1800358 режиме прогона — нажимается соответствующая кнопка на блоке установки сдвига 14.

С сигналом "Пуск" начинается быстрое сканирование и на блок синхронизации поступают импульсы начала строки, запускающие формирование тактовых и строчн ых импул ьсов. Первые запускают передающий и приемный блоки для получения сигнала flAM, который подается на вход .модулятора индикатора 9 (вход М). Строчные синхроимпульсы (ССИ) подаются на схему 11 счета, где используются для формирования ССИ и КСИ, запускающих блок разверток 10 индикатора 9 и ССИ, + Y прямого хода сканера 16. После отсчета заданного количества импульсов строк в кадре вырабатывается сигнал на реверсдвижения в направлении "- Y", переключающий счетчики на обратный счет. Компаратор 13 сравнивает код обратного счета с установленным на блоке 14 после их совпадения вырабатывает импульс прекращения реверсивного движения сканера, После этого счетчики сбрасываются и со схемы 11 через схему 12 начинают вновь поступать в сканирующий блок 16 ССИ прямого хода.

В режиме прогона при нажатии кнопки

"1К" включается в работу схема выключения реверса, запрещающая реверс. При этом перемещение по оси Y происходит в одном прямом направлении, счетчики работают в циклическом режиме и на экране индикатора 9 последовательно появляются изображения последующих друг за другом участков просматриваемой полосы объекта, После достижения края объекта посредством переключения сигнала направления движения (блок 17) осуществляется остановка перемещения по У, переход на соседнюю полосу и начинаются измерения с перемещением в противоположном направлении (или в том же направлении оси У, если линзовый элемент предварительно возвратить к начальному краю предыдущей полосы).

Объект "просматривается" полосами путем быстрого строчного сканирования с размахом Ах и синхронного с ним медленного кадрового перемещения на всю длину объекта в направлении Y. После достижения края механическое устройство ступен20

30 ком установки сдвига, блоком выключения реверса, блоком управления реверсом, бло40 ка управления реверсом, первый и второй выходы которого соединень с вторым и

50 чато перемещает пучок на расстояние Ах вдоль оси Х и начинается сканирование следующей полосы с движением вдоль оси У, Формула изобретения

Акустический микроскоп для оперативного просмотра объектов, содержащий последовательно установленные передающий блок, направленный ответвитель и акустический линзовый элемент, приемный блок, связанный с акустическим линзовым элементом через направленный ответвитель, блок развертки, блок индикации и запоминания, блок синхронизации и блок сканирования, выход приемного блока соединен с. информационным входом блока индикации, . входы сигналов Х и У разверток которого соединены с соответствующими выходами блока развертки, синхронизирующие входы передающего, приемного блоков и блока сканирования соединены с соответствующими выходами блока синхронизации, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения эксплуатационных возможностей за счет повышения скорости получения связных фрагментов иэображений контролируемого объекта, размеры которого превышают информационные воэможности устройства индикации и запоминания, он снабжен блоком счета и формирования, компаратором, первый выход блока установки сдвига соединяется через блок выключения реверса с первым входом блока управления реверсом, второй выход блока установки сдвига соединен с первым входом блока счета и формирования, а его первый и второй выходы соединены с вторым и третьим входами блотретьим входами блока сканирования, третий выход блока счета и формирования соединен с входом блока развертки, а его четвертый и пятый выходы соединены с первым и вторым входами компаратора, выход которого соединен с вторым входом блока. счета и формирования, третий вход которого соединен с соответствующим выходом блока синхронизации.

1800358

Составитель В,Карнишин

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор M,ØàðoUjè

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1161 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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