Визуализатор ультразвука

 

Изобретение является усовершенствованием основного авт.св.№ 1075143, относится к области визуализации ультразвуковых процессов в газах. Целью дополнительного изобретения явл яется повышение чувствительности визуализатора ультразвука. Визуализатор помещают в газ, в котором возбуждается исследуемое ультразвуковое Я1 поле, так что ультразвуковая волна, падает нормально на слой 3 погл;отителя ультразвука. В результате в слое 3 поглотителя возникает суммарный тепловой поток, который регистрируется температурочувствительной пленкой 1, на поверхности которой возникает цветное изображение теплового поля,соответствующего распределению интенсивности ультразвука по фронту волны.Это распределение ультразвукового поля наблюдается визуально . Ток, протекающий через тепловьщеляющий элемент 6, создает дополнительный тепловой поток. Этот поток даетвозможность наблюдать более контрастную картину распределения интенсивности ультразвукового поля на границе раздела газ - твердое тело , что увеличивает чувствительность визуализатора. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. СЛ С О К) фиг .1

COt03 СОВЕТСКИ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А2

Л0.„2 627

Ш4 С 01 И 2900

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1075143 (21) 3977842/25-28 (22) 19. 11.85 (46) 28.02.87. Вюл. М - 8 (71) Ленинградский кораблестроительный институт (72) Ф.Ф.Легуша (53) 620 ° 479. 16(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1075143, кл. С 01 Н 29/00, 1981. (54) ВИЗУАЛИЗАТОР УЛЬТРАЗВУКА (57) Изобретение является усовершенствованием основного авт.св.к- 1075143, относится к области визуализации ультразвуковых процессов в газах.

Целью дополнительного изобретения является повышение чувствительности визуализатора ультразвука. Визуализатор помещают в газ, в котором воэбуждается исследуемое ультразвуковое поле, так что ультразвуковая волна. падает нормально на слой 3 поглотителя ультразвука. В результате в слое 3 поглотителя возникает суммарный тепловой поток, который регистрируется температурочувствительной пленкой 1, на поверхности которой возникает цветное изображение теплового поля, соответствующего распределению интенсивности ультразвука по фронту волны.Это распределение ультразвукового поля наблюдается визуально. Ток, протекающий через тепловыделяющий элемент б, создает дополнительный тепловой поток. Этот поток дает воэможность наблюдать более контрастную картину распределения интенсивности ультразвукового поля на границе раздела газ - твердое тело, что увеличивает чувствительность визуализатора. 2 з.п.ф-лы, 2 ил.

1293627

Изобретение относится к области визуализации ультразвуковых процессов в газах.

Цель изобретения — повышение чув— ствительности визуализатора.

На фиг. 1 изображена схема визуализатора ультразвука с тепловыделяющим элементом, выполненным в виде металлической сетки, на фиг. 2 то же, выполненным в виде тонкого электропроводящего слоя, Визуализатор ультразвука содержит температурочувствительную жидкокристаллическую пленку 1, установленный на одну ее поверхность светопрозрачный термостабильный буфер 2 и установленный на другую ее поверхность слой 3 поглотителя ультразвука, а также размещенный со стороны буфера 2 источник 4 света ° С этой же стороны находится регистратор 5 изображения. Внутри или на поверхности слоя 3 поглотителя ультразвука помещается тепловыделяющий элемент

6, выполненный в виде металлической сетки (фиг. 1) или в виде тонкого электропроводящего слоя 7, нанесенного на звукопрозрачную полимерную пленку 8 (фиг. 2) . В случае, когда слой 3 выполнен в виде газонаполненной кюветы, дно которой изготовлено из звукопрозрачной пленки, электропроводящий слой 7 может быть нанесен непосредственно на дно кюветы.

Тепловыделяющий элемент 6 подключен к источнику электрического тока (не показан).

В варианте конкретного исполнения визуализатора ультразвука температурочувствительной жидкокристаллической пленкой 1 служит пленка толщиной 150 мкм, состоящая из внутреннего слоя, представляющего собой смесь холестерических жидких кристаллов с поливиниловым спиртом и внешних слоев, выполненных из поливинилового спирта. Для улучшения контрастности изображений облучаемая ультразвуком поверхность термочувствительной жидкокристаллической пленки 1 выполнена светонепрозрачной (черной). Рабочий температурный диапазон жидкокристаллической пленки 1 находится в промежутке от 25,0 до 30,0 С, в котором цвет наблюдаемой поверхности в отраженном белом свете в зависимости от температуры меняется от крас— ного до фиолетового, проходя все цвета видимого спектра. Вне рабочего температурного диапазона цвет жидкокристаллической пленки 1 черный °

Светопрозрачный термостабильный буфер 2 выполнен в виде кюветы, наполненной жидкостью, например водой, температура которой устанавливается и поддерживается постоянной посредством соединенного с кюветой термостата (не показан), через который протекает заполняющая кюветы светопрозрачного термостабильного буфера

2 жидкость. Источником 4 света,освещающим наблюдаемую поверхность температурочувствительной жидкокристаллической пленки 1, служит окружающий свет или специальный осветитель, (например, лампа накаливания).

Регистратором 5 изображения ультразвукового поля на поверхности жидкокристаллической пленки 1 может служить глаз наблюдателя или специальное устройство (например, фото- или кинокамера, фотоэлектронное или приемное телевизионное устройство), Слой 3 поглотителя ультразвука может быть выполнен как в виде поглотителя из ткани типа сукна толщиной 0,5 мм, прикрепленной к облучаемой ультразвуком поверхности жидкокристаллической пленки 1, так и в виде газонаполненной кюветы, дно которой изготовлено из лавсановой звукопрозрачной пленки толщиной 5 мкм.

В качестве газов, наполняющих слой

3 поглотителя ультразвука, использовались углекислый газ (CAz) аргон (Ar) и их смеси. В варианте слоя 3 поглотителя ультразвука с изменяющейся толщиной боковые стенки слоя 3 выполнены в виде сильфона.

Тепловыделяющий элемент 6 (фиг.1) выполнен в виде сетки из нихромовой проволоки толщиной 0,05 мм. Размер ячейки сетки равен 0,5õ0,5 мм. В варианте исполнения тепловыделяющего элемента в виде тонкого электропро-. водящего слоя 7 (фиг. 2), нанесенного на звукопрозрачную полимерную пленку 8, электропроводящий слой выполнен в виде слоя алюминия толщиной 1-2 мкм, напыленного на лавсановую пленку толщиной 5 мкм. В обоих случаях плоскость тепловыделяющего элемента 6 устанавливают параллельно плоскости температурочувствительной пленки с расстоянием между ними, рав1293627

55 ным или больше половины толщины слоя

3 поглотителя ультразвука.

Визуализатор ультразвука работает следующим образом, Визуализатор ультразвука помещают в газ, в котором возбуждается исследуемое ультразвуковое поле, так, что, ультразвуковая волна падает нормально на слой 3 поглотителя ультразвука. В результате падения ультразвука на слой 3 поглотителя ультразвука в нем возникает суммар— ный тепловой поток, который регистрируется температурочувствительной жидкокристаллической пленкой 1. Локальные изменения цвета пленки 1 в отраженном свете соответствуют локальным значениям температуры каждого участка теплового поля в слое 3 поглотителя ультразвука. Это приводит к появлению на наблюдаемой поверхности температурочувствительной жидкокристаллической пленки 1 цветного изображения теплового поля, соответствующего распределению интенсивности ультразвука по фронту волны которое наблюдается визуально или регистрируется соответствующим регистратором 5.

Протекание тока i (фиг. 1 и 2) через тепловьделяющий элемент 6 обеспечивает его разогрев до требуемой температуры и, как следствие этого, дополнительный тепловой поток, текущий в направлении термостабильного буфера 2. В зависимости от условий работы визуализатора величина тока может изменяться за счет соответствующей регулировки источника тока (не показан).

В суммарный тепловой поток, идущий на разогрев температурочувствительной жидкокристаллической пленки

1, вносят вклад два тепловых потока, обусловленные различными физическими явлениями.

Первый тепловой поток возникает благодаря поглощению ультразвука в слое 3 поглотителя ультразвука.

Вторая часть суммарного теплового потока появляется в результате интенсификации теплопередачи под воздействием ультразвука дополнительного теплового потока, созданного тепловьделяющим элементом 6. При отсутствии ультразвука тепловой поток от тепловыделяющего элемента 6 разогревает термочувствительную жидкокрис5

45 таллическую пленку равномерно, Если же на визуализатор падают ультразвуковые волны, то закон теплопередачи на границе раздела гаэ — твердое тело нарушается. Причем локальные тепловые потоки, текущие через границу раздела, в этом случае тем больше, чем больше значение интенсивности ультразвука в данной точке твердой поверхности.

Для обеспечения оптимального режима работы визуализатора, т.е. его максимальной чувствительности и минимального времени срабатывания, температуру, светопрозрачного термостабильного буфера 2 устанавливают и поддерживают на 1,0-1,5 С ниже нижнего порога рабочего температурного диапазона жидкокристаллической пленки 1. Ток i (фиг. 1 и 2), протекающий через тепловьделяющий элемент

6, доводят до такой величины, при которой жидкокристаллическая пленка 1 становится красной, т.е. ее температура соответствует температуре нижнего порога рабочего температурного диапазона. После включения ультразвука регулировкой тока i добиваются наиболее контрастного изображения ультразвукового поля, возникающего на термочувствительной жидкокристаллической пленке 1.

В варианте визуализатора со слоем

3 поглотителем ультразвука изменяющейся толщины после включения ультразвука добиваются получения максимальной чувствительности sa счет изменения толщины слоя 3, а затем уже делается дополнительная регулировка тока

В предлагаемом визуализаторе ультразвука (по сравнению с известным) повышена чувствительность по интенсивности ультразвука, увеличена разрешающая способность, уменьщена .-инерционность, обеспечена большая независимость параметров от внешних условий.

Формула изобретения

1. Визуализатор ультразвука по авт. св. В 1075143, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения чувствительности, он снабжен звукопрозрачным плоским тепловыделяющим элементом, установленным параллельно жидкокристаллической пленке на по=

1293627

Составитель О.Несова

Редактор А.Реви« Техред В.Кадар Корректор Г.Решетник

Заказ 379/48 Тираж 777 Подписное

ВНИИНИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфИческое предприятие, r. Ужгород, Ул. Проектная, 4 верхности или внутри поглотителя ультразвука.

2. Визуализатор ультразвука по п. 1, отличающийсятем, что, тепловыделяющий элемент выполнен в виде звукопрозрачной полимерной пленки с нанесенным на «ее электропроводящим слоем.

3. Визуализатор ультразвука по п. 1, отличающийся тем, что тепловыделяющий элемент выполнен в виде металлической сетки.