DE1046911B - Process for generating ultrasound images - Google Patents

Process for generating ultrasound images

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DE1046911B
DE1046911B DEV5197A DEV0005197A DE1046911B DE 1046911 B DE1046911 B DE 1046911B DE V5197 A DEV5197 A DE V5197A DE V0005197 A DEV0005197 A DE V0005197A DE 1046911 B DE1046911 B DE 1046911B
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Germany
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liquid
relief image
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Pending
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DEV5197A
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Dr Herbert Trommler
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FREIBERGER PRAEZ SMECHANIK VEB
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FREIBERGER PRAEZ SMECHANIK VEB
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/50Optics for phase object visualisation
    • G02B27/54Schlieren-optical systems

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Description

Verfahren zur Erzeugung von Ultraschallbildern Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Ultraschallbildern, insbesondere für die Zwecke der Werkstoffprüfung, bei dem in einem Flüssigkeitsstrahlengang an einer Grenzfläche der Flüssigkeit mit einem anderen Medium ein Reliefbild des abzubildenden Objektes entworfen wird.Methods for Generating Ultrasound Images The invention relates to a method for generating ultrasound images, in particular for the purpose the material test, in which in a liquid beam path at an interface the liquid with a different medium a relief image of the object to be imaged is designed.

Zur Abbildung von Objekten mittels Ultraschallschwingungen ist ein Verfahren bekannt, bei dem ein auf der Oberfläche einer Flüssigkeit entstehendes Reliefbild mit Hilfe einer Schlierenanordnung auf einem Schirm oder einer Mattscheibe abgebildet wird. Bei Anwendung dieses Verfahrens kommen jedoch nur die Abhänge des Reliefbildes, d. h. die Konturen der abgebildeten Gegenstände zur Darstellung. Eine Unterscheidung der Schallstellen und der schallfreien Stellen ist bei Unkenntnis der abgebildeten Materialfehler nicht ohne weiteres möglich. Man kann sich primitiverweise damit behelfen, daß man einen Stab oder ein Drahtnetz mit abbildet. An den schallfreien Stellen werden dann das Drahtnetz bzw. der Stab nicht abgebildet. Dieses Hilfsmittel kompliziert den Prüfvorgang, da es an dem Prüfling selbst befestigt werden muß. Außerdem ist es nicht immer anwendbar. Es zeigt sich nämlich, daß die Drähte der Drahtnetze j e nach der verwendeten Frequenz entsprechend dem Auflösungsvermögen eine bestimmte Dicke besitzen müssen, um eine gute Abbildung zu erhalten. Sie überdecken dadurch einen Teil des zu prüfenden Objektes und lassen kleinste Fehler nicht erkennen. Ferner muß das zusätzlich abgebildete Hilfsmittel unbedingt in der Gegenstandsebene der Linse angeordnet sein. Bei einem Prüfobjekt größerer Dicke ist es jedoch unmöglich, das Gitternetz in, die Gegenstandsebene zu. bringen und mit dem Objekt zugleich Diese Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß bei dem bekannten Reliefbild-Abbildungsverfahren die Schallstrahlen durch im Strahlengang vor der Grenzfläche der Flüssigkeit angeordnete Mittel teilweise reflektiert werden, so daß durch Interferenz zwischen den direkten und den reflektierten Strahlen zusätzlich ein System paralleler Streifen oder konzentrischer Ringe auf dem Reliefbild hervorgerufen wird.For imaging objects by means of ultrasonic vibrations, a Process known in which a forming on the surface of a liquid Relief image with the help of a streak arrangement on a screen or a focusing screen is mapped. When using this procedure, however, only the dependencies of the Relief image, d. H. the contours of the objects shown for illustration. One Differentiation of the sound points and the sound-free points is in case of ignorance the material defects shown are not easily possible. One can look primitively help by showing a rod or a wire net. To the soundless In this case, the wire mesh or the rod are not shown. This tool complicates the test process because it must be attached to the test specimen itself. In addition, it is not always applicable. It turns out that the wires of the Wire networks depending on the frequency used and the resolution must have a certain thickness in order to obtain a good image. They cover up thereby part of the object to be checked and do not reveal the smallest faults. Furthermore, the additional aid shown must be in the object level be arranged on the lens. With a test object of greater thickness, however, it is impossible the grid in, the object level to. bring and with the object at the same time These difficulties are avoided according to the invention in that in the known relief image imaging method, the sound beams through in the beam path means arranged in front of the interface of the liquid are partially reflected, so that by interference between the direct and the reflected rays in addition creates a system of parallel stripes or concentric rings on the relief image will.

Dies kann z. B. in der Weise geschehen, daß unter der als Bildebene dienenden Oberfläche der Kopplungsflüssigkeit eine in einem schwenkbaren Rahmen eingespannte Folie angeordnet ist, die zusammen mit dem Rahmen als Behälter für eine dünne Schicht einer anderen Flüssigkeit dient, an deren Oberfläche ein Reliefbild des abzubildenden Gegenstandes erzeugt wird. Die in dem Spannrahmen eingespannte dünne Folie ist zwar für den Schall hoch durchlässig, sie reflektiert aber so viel, daß in dem durch die schräg gestellte Folie und die Flüssigkeitsoberfläche gebildeten Keil Interferenzerscheinungen der hin- und zurückflutenden Schallenergie eintreten. Das Reliefbild enthält dann ein der Stellung des Rahmens zur Oberfläche der Kopplungsflüssigkeit entsprechendes Interferenzstreifensystem, das an den schallfreien Stellen des Bildes, d. h. dort, wo z. B. beim abzubildenden Gegenstand Materialfehler vorhanden sind, unterbrochen ist. Bei einer kegelförmigen Ausbildung der Folie werden an Stelle der Interferenzstreifen konzentrische Ringe erzeugt, die gleichfalls an den schallfreien Stellen unterbrochen sind.This can e.g. B. done in such a way that under the image plane serving surface of the coupling liquid in a pivotable frame clamped film is arranged, which together with the frame as a container for a thin layer of another liquid is used, on the surface of which is a relief image of the object to be imaged is generated. The one clamped in the tenter frame thin film is highly permeable to sound, but it reflects so much, that in the formed by the inclined film and the liquid surface Wedge interference phenomena of the sound energy flowing back and forth occur. The relief image then contains the position of the frame in relation to the surface of the coupling liquid corresponding interference fringe system, which is applied to the sound-free areas of the image, d. H. where z. B. there are material defects in the object to be depicted, is interrupted. In the case of a conical design of the film, in place the interference fringe creates concentric rings, which are also attached to the sound-free Bodies are interrupted.

Eine Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist an Hand der Abb. 1 bis 4 als Beispiel näher erläutert. Hierin zeigt Abb. 1 schematisch eine bekannte Anordnung zur Erzeugung von Ultraschallbildern für die Zwecke der Werkstoffprüfung. Eine mit einer Kopplungsflüssigkeit 1, beispielsweise Wasser, angefüllte Wanne 2 enthält den ultraschalloptischen Teil der Anordnung. Ein abzubildendes Objekt 3 befindet sich zwischen einem von einem nicht dargestellten Hochfrequenzsender erregten Schallgeber 4 und einer Abbildungslinse 5. Über die Linse 5 und eine um 45° gegen die Horizontale geneigte Glasplatte 6, die als Spiegel wirkt, wird in der Wasseroberfläche bei 7 in bekannter Weise ein Reliefbild des Objektes erzeugt. Das Reliefbild kann mit Hilfe einer lichtoptischen Schliereneinrichtung deutlich sichtbar gemacht werden. Hierzu dienen eine punktförmige Lichtquelle 8, eine Sammellinse 9, ein Planspiegel 10, ein in der Wanne 2 angeordnetes Fenster 11, ein weiterer Planspiegel 12, eine Sammellinse 13, eine Schlierenblende 14 sowie ein Bildschirm 15.An arrangement for carrying out the method according to the invention is explained in more detail on the basis of Figs. 1 to 4 as an example. Fig. 1 shows this schematically a known arrangement for generating ultrasound images for the purposes of Material testing. One with a coupling liquid 1, for example water, filled tub 2 contains the ultrasonic optical part of the arrangement. One to be mapped Object 3 is located between a high-frequency transmitter (not shown) excited sound generator 4 and an imaging lens 5. About the lens 5 and one around Glass plate 6, which is inclined at 45 ° to the horizontal and acts as a mirror, is shown in the water surface at 7 generates a relief image of the object in a known manner. The relief image can be made clear with the aid of a light-optical Schlieren device be made visible. A point light source 8, a converging lens, is used for this purpose 9, a plane mirror 10, a window 11 arranged in the tub 2, another Plane mirror 12, a collecting lens 13, a Schlieren diaphragm 14 and a screen 15th

An der Stelle, an der das Reliefbild 7 an der Oberfläche der Kopplungsflüssigkeit 1 entsteht, wird, wie Abb. 2 zeigt, ein Spannrahmen 16 mit einer eingespannten Folie 17 angeordnet. In dem Folienrahmen befindet sich eine Flüssigkeit 18. Steht der Rahmen normal, d. b. so, daß sich die Folie 17 senkrecht zum Schallstrahl befindet, so geht dieser ohne merkliche Schwächung durch die Folie und erzeugt in der Oberfläche der Flüssigkeit 18 ein Reliefbild. Wird der Rahmen jedoch so angeordnet, daß die Folie 17 mit der Oberfläche der Flüssigkeit einen kleinen, Winkel a bildet, so erzeugen interferierende Schallstrahlen außerdem ein System paralleler Streifen auf der Flüssigkeitsoberfläche. Das Reliefbild mit dem Streifensystem wird durch die in Abb. 1 dargestellte Schlierenanordnung auf den Schirm 15 abgebildet. Abb. 3 zeigt ein derartiges Bild einer kreisförmigen Platte. An den Stellen, an denen sich im Material des abzubildenden Gegenstandes beispielsweise Lunker, Risse od. dgl. befinden, ergeben sich schallfreie Stellen, an denen die Interferenzstreifenbildung unterbleibt. Auf dem Bild nach Abb. 3 deutet z. B. der Teil 19 auf einen Materialfehler in der Platte hin, während der übrige Teil des Bildes Interferenzstreifen 20 aufweist, die auf ein einwandfreies Gefüge dieses Teiles der Platte schließen lassen. Je nach Lage der Fehlerstelle kann, um die Lesbarkeit des Bildes zu erleichtern, der Spannrahmen mit der Folie um einen Winkel ß gedreht werden. Dabei ergibt sich im Bilde eine entsprechende Drehung der Lage der Interferenzstreifen 20, wie sie in Abb. 4 dargestellt ist.At the point where the relief image 7 on the surface of the coupling liquid 1 is created, as Fig. 2 shows, a clamping frame 16 with a clamped film 17 arranged. There is a liquid 18 in the film frame frame normal, d. b. so that the film 17 is perpendicular to the sound beam is located, it goes through the film without noticeable weakening and generates in the surface of the liquid 18 is a relief image. However, if the frame is arranged that the film 17 forms a small angle a with the surface of the liquid, thus interfering sound beams also create a system of parallel stripes on the liquid surface. The relief image with the stripe system is through the Schlieren arrangement shown in Fig. 1 is shown on the screen 15. Fig. Figure 3 shows such an image of a circular plate. In the places where in the material of the object to be depicted, for example, voids, cracks or. Like. Are, there are sound-free places where the interference fringes is omitted. In the picture according to fig. B. the part 19 on a material defect in the plate, while the rest of the image has interference fringes 20, which suggest a perfect structure of this part of the plate. Depending on To make the image easier to read, the location of the fault can be the clamping frame be rotated with the film by an angle ß. This results in one in the picture corresponding rotation of the position of the interference fringes 20, as shown in Fig. 4 is.

Claims (3)

PATEIQTAATSPRUCHE: 1. Verfahren zur Erzeugung von Ultraschallbildern, insbesondere für die Zwecke der Werk- so stoffprüfung, bei dem in einem Flüssigkeitsstrahlengang an einer Grenzfläche der Flüssigkeit mit einem anderen Medium ein Reliefbild des abzubildenden Objektes entworfen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Schallstrahlen durch im Strahlengang vor der Grenzfläche der Flüssigkeit angeordnete Mittel teilweise reflektiert werden, so daß durch Interferenz zwischen den direkten und den reflektierten Strahlen zusätzlich ein System paralleler Streifen oder konzentrischer Ringe auf dem Reliefbild hervorgerufen wird. PATEIQTAATSPRUCHE: 1. A method for generating ultrasound images, in particular for the purpose of works as material testing, is designed of the object to be imaged in which in a liquid beam path at an interface of the liquid with another medium, a relief image, characterized in that the sound beams through the Beam path arranged in front of the interface of the liquid means are partially reflected, so that a system of parallel strips or concentric rings is additionally produced on the relief image by interference between the direct and the reflected rays. 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß unter der als Bildebene dienenden Oberfläche der Kopplungsflüssigkeit eine in einem schwenkbaren Rahmen eingespannte Folie angeordnet ist, die zusammen mit dem Rahmen als Behälter für eine dünne Schicht einer anderen Flüssigkeit dient, an deren Oberfläche ein Reliefbild des abzubildenden Objektes erzeugt wird, das ein der Stellung des Rahmens zur Oberfläche der Kopplungsflüssigkeit entsprechendes Interferenzstreifensystem enthält. 2. Order to carry out the procedure according to claim 1, characterized in that below the surface serving as the image plane the coupling liquid is arranged in a film clamped in a pivotable frame is that together with the frame as a container for a thin layer of another Liquid is used, on the surface of which a relief image of the object to be imaged is used is generated, the one of the position of the frame to the surface of the coupling liquid contains corresponding interference fringe system. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Folie kegelförmig ausgebildet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 827 416; britische Patentschrift Nr. 439 236.3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the film is conical. Considered Publications: German Patent No. 827 416; British Patent No. 439 236.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB439236A (en) * 1934-03-03 1935-12-03 Scophony Ltd Light modulating device
DE827416C (en) * 1949-09-23 1952-01-10 Ultrakust Geraetebau Dr Ing Os Device for sonication of objects with simultaneous micro-observation

Patent Citations (2)

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