Ультразвуковое фокусирующее устройство

 

ОЛ И@АНИЕ

ИЗОВРИТЕИ ИЯ

К АВТОРИ©МУ СВИДО ЕЛЬ СТВУ

Сеоз Советских

Сещмвпистмчвсиих ресвубпии

<нЛ20517 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (53) N. Кл. (22) Заявлено 07. 07. 80 (21) 2952314/25-28

С 01 N 29/04 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Веударетеанный кемнтет

СССР ае денем нзееретеннй н вткрытнй, Опубликовано 15.04.82. Бюллетень М 14

Дата опубликования описания 1 5 .04 . 82 (53) УДК 620.179. . 16(088. 8) В.Г. flpoxopoa, Е.Л. Казмировский и Б.П. Федоров (72) Авторы (54) УЛЪТРАЗВУКОВОЕ ФОКУСИРУЮЩЕЕ УСТРОИСТВО

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 и ультразвуковой диагностике.

Известно ультразвуковое фокуси-, рующее устройство, содержащее рефлектор и акустический преобразователь, размещенный внутри рефлектора 511.

Однако это устройство не обеспечивает эффективной фокусировки ультразвуковой энергии.

Наиболее близким к изобретение ло технической сущности и достигаемому результату является ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее рефлектор с чередующимися по знаку коэффициентами отражения ,звуковых волн участками, и акусти:ческий преобразователь, расположенный внутри рефлектора 52 .

Недостатком данного устройства является ограниченная возможность концентрации энергии в фокусе при заданных габаритах устройства в целом. Это связано с малой площадью

5 излучения акустического преобразователяя из-за малого диаметра . Поскольку последний выполнен цилиндрическим и размещен внутри конического рефлектора, то при заданном размере рефлектора увеличение диаметра преобразователя автоматически уменьшает угол раскрытия рефлектора и высоту преобразователя, что снижает эффективность фокусировки.

Цель изобретения - увеличение концентрации акустической энергии в фокусе устройства.

Цель достигается тем, что рефлек,тор выполнен из двух параллельных плоских отражателей с участками в виде зонной структуры Френеля, а плоский акустический преобразователь

3 9205 размещен в общей фокальной плоскости отражателей.

На фиг, 1 представлено ультразвуковое фокусирующее устройство, общий вид; на Фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.

Устройство содержит плоский акустический преобразователь 1, два плоских отража теля 2 с зонами 3, выполнеными в виде зонной структуры 1я френеля, крепящие планки 4 и подводящие электроды 5.

Работа устройства происходит следующим образом.

При подаче возЬуждающего электри- 15 ческого напряжения .на электроды 5 акустического преобразователя 1 последний излучает плоскую волну, которая падает на отражатели 2 и при отражении от них трансформируется в е сферическую волну, сходящуюся в общий фокус F, где получается высокая интенсивность ультразвука. Это происходит из-за того, что используются обе поверхности плоского акустичес- 25 кьго преобразователя 1 и двух плоских отражателей 2 с зонной структурой

Френеля. При этом из-за чередования знака коэффициента отражения звуковых волн в зонах 3,зонной структуры 5З

Френеля происходит обращение фазы отраженной звуковой волны на 180 для четных и нечетных зон, и это приводит к повышению эффекта фокусировки.

В качестве материала для плоских зонных отражателей 2 могут быть использованы, например, пенопласт и металл, у которых коэффициенты отражения звука в воде соответственно близки к -1 и +1. Полукольцевые зоны склеиваются между собой. Возможно также такое построение отражателей

2, когда один из материалов размещается в выточках другого. Еще возможен вариант построения отражателя

2 из однородного материала, когда соседние зоны Френеля выполняются в.

17 ф виде выточек, глубина которых при отражении обеспечивает поворот фазы на 180". Помимо акустического излучателя 1 прямоугольной формы возможно использование излучателей других форм, ..например, в виде круглой пластины.В этом случае плоские зонные отражатели 3 тоже должны. быть круглыми,вырезанными соответственно размерам излучателя из усеченной зонной пластинки.

Таким образом, ультразвуковое фокусирующее устройство при простой конструкции обеспечивает в широком диапазоне частот, в том числе и на относительно низких ультразвуковых частотах, высокую концентрацию энергии в фокальном пятне. Использование широкополосного акустическо- го излучателя позволяет путем изменения частот перемещать фокальную точку по глубине.

Формула изобретения

Ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее рефлектор с чередующимися по знаку коэффициентами отражения звуковых волн участками, и акустический преобразователь, расположенный внутри рефлектора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью увеличения концентрации акустической энергии в фокусе устройства, рефлектор выполнен из двух параллельных плоских отражателей с участками в виде зонной структуры

Френеля, а плоский акустический пре образователь размещен в общей фокальной плоскости отражателей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Акустический журнал. 1965, вып. 11, 11" 4, с. 448.

2.Авторское свидетельство СССР

tf 634199, кл. G 01 N 29/04, 11.07.77 (прототип).

920517.Составитель Г. Федоров

Техред М. Рейвес Корректор H. Стец

Редактор Н. Ромжа

Заказ 2327/46

Тираж 883 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

t13Î35, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4