RU2087909C1 - Spatial distribution display device for incoherent-light emitting sources - Google Patents

Spatial distribution display device for incoherent-light emitting sources Download PDF

Info

Publication number
RU2087909C1
RU2087909C1 RU94036410A RU94036410A RU2087909C1 RU 2087909 C1 RU2087909 C1 RU 2087909C1 RU 94036410 A RU94036410 A RU 94036410A RU 94036410 A RU94036410 A RU 94036410A RU 2087909 C1 RU2087909 C1 RU 2087909C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
outputs
control
recording device
Prior art date
Application number
RU94036410A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU94036410A (en
Inventor
В.В. Герасимов
В.И. Миргородский
С.В. Пешин
Original Assignee
Институт радиотехники и электроники РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт радиотехники и электроники РАН filed Critical Институт радиотехники и электроники РАН
Priority to RU94036410A priority Critical patent/RU2087909C1/en
Publication of RU94036410A publication Critical patent/RU94036410A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2087909C1 publication Critical patent/RU2087909C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Radiation Pyrometers (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

FIELD: display of spatial temperature distribution in medical diagnostics and in industry to control temperature inside solid parts, etc; flaw inspection of various materials. SUBSTANCE: device has m receiving channels each incorporating series-connected signal converter, amplifier, analog-to-digital converter, and storage unit, m-input correlation processor built up of series-connected multiplier and integrator and coupled with outputs of receiving channels, recording device connected to correlation processor output, control unit, and signal delay computing unit. Analog-to-digital converter starting control unit specifies coordinates of analyzed region points for signal delay computing unit and recording device. Signal delay computing unit passes computer signals to control inputs of storage units in receiving channels. EFFECT: enlarged functional capabilities. 4 cl, 7 dwg

Description

Изобретение относится к конструкции устройства, предназначенного для отображения пространственного распределения источников эмиссии некогерентного излучения, такого как тепловое излучение (имеющего акустическую или электромагнитную природу), сигналов акустической эмиссии напряженных конструкций (потрескивание) или земной коры (землетрясения), электромагнитного излучения от грозовых разрядов и т.п. В общем случае под некогерентным излучением понимают излучение, у которого отсутствуют корреляции между разнесенными во времени колебаниями. The invention relates to the design of a device designed to display the spatial distribution of sources of emission of incoherent radiation, such as thermal radiation (having an acoustic or electromagnetic nature), acoustic emission signals of stressed structures (cracking) or the earth's crust (earthquake), electromagnetic radiation from lightning discharges, and t .P. In the general case, incoherent radiation is understood to mean radiation in which there are no correlations between time-spaced oscillations.

В случае приема теплового излучения применение изобретения обеспечивает отображение пространственного распределения температуры исследуемой области объекта. Такая информация может использоваться в медицине для диагностики, в промышленности для контроля распределения температуры внутри массивных деталей из стекла, металла и т.п. в метеорологии для получения распределения температуры воздуха по высоте, в гидрографии для измерения распределения температуры в водоемах, в энергетике для получения распределения температуры внутри ядерных реакторов и т.д. In the case of receiving thermal radiation, the application of the invention provides a display of the spatial temperature distribution of the studied area of the object. Such information can be used in medicine for diagnostics, in industry to control the temperature distribution inside massive parts of glass, metal, etc. in meteorology to obtain the distribution of air temperature over height, in hydrography to measure the temperature distribution in water bodies, in the energy sector to obtain the temperature distribution inside nuclear reactors, etc.

В случае приема некогерентного излучения нетеплового типа, изобретение может быть использовано для дефектоскопии, а также для приема сигналов акустической эмиссии, предшествующих разрушению каких-либо конструкций. Еще одним возможным применением изобретения является определение координат грозовых разрядов. In the case of receiving non-thermal incoherent radiation, the invention can be used for flaw detection, as well as for receiving acoustic emission signals prior to the destruction of any structures. Another possible application of the invention is the determination of the coordinates of lightning discharges.

Известно устройство отображения пространственного распределения источников эмиссии акустического термического шума, предназначенное для неинвазивного измерения температуры внутренней области тела (патент США N 4246784, кл. 73-339, опубл. 27.01.81 г.). Это устройство содержит множество акустических преобразователей, подключенных через коммутатор к входу спектроанализатора, к выходу которого подсоединено регистрирующее устройство. Работа его основана на частотной зависимости затухания акустических сигналов. Для этого осуществляют прием спектра акустического термического шума по глубине исследуемой области объекта, преобразуют его в электрические сигналы и производят их спектральный анализ. При этом на регистрирующем устройстве получается отображение пространственного распределения источников эмиссии акустического термического шума по глубине исследуемой области объекта. A device for displaying the spatial distribution of acoustic thermal noise emission sources is designed for non-invasively measuring the temperature of the internal region of the body (US patent N 4246784, CL 73-339, publ. 01.27.81). This device contains many acoustic transducers connected through a switch to the input of the spectrum analyzer, to the output of which a recording device is connected. Its work is based on the frequency dependence of the attenuation of acoustic signals. To do this, receive the spectrum of acoustic thermal noise along the depth of the studied area of the object, convert it into electrical signals and perform their spectral analysis. At the same time, the spatial distribution of the sources of acoustic thermal noise emission over the depth of the studied area of the object is obtained on the recording device.

Разрешающая способность этого устройства невелика и составляет 70% от глубины исследуемой области, что обусловлено малой зависимостью затухания акустического сигнала от частоты. The resolution of this device is small and amounts to 70% of the depth of the investigated area, which is due to the small dependence of the attenuation of the acoustic signal on the frequency.

Из числа известных технических решений наиболее близким по технической сущности к предложенному является устройство отображения пространственного распределения источников акустической эмиссии, предназначенное для определения координат дефектов листовых материалов (а. с. N 1201753, кл. G 01 N 29/14, 29/14, опубл. 30.12.85 г.). Действие его основано на корреляционной обработке сигналов. Оно содержит m приемных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя сигналов, усилителя, аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, выход которого является выходом данного приемного канала, первый коммутатор, m входов которого соединены с выходами блоков памяти, последовательно соединенные корреляционный процессор, входы которого соединены с соответствующими выходами первого коммутатора, блок определения разностей времени прихода и второй коммутатор, последовательно соединенные блок первичной отбраковки, входы которого соединены с соответствующими выходами второго коммутатора, блок вычисления координат и управления, управляющий выход которого соединен с управляющими входами первого и второго коммутаторов, и регистрирующее устройство. Of the known technical solutions, the closest in technical essence to the proposed one is a device for displaying the spatial distribution of acoustic emission sources, designed to determine the coordinates of defects in sheet materials (A.S. N 1201753, class G 01 N 29/14, 29/14, publ. .30.12.85 g.). Its action is based on correlation signal processing. It contains m receiving channels, each of which consists of a series-connected signal converter, amplifier, analog-to-digital converter and a memory block, the output of which is the output of this receiving channel, the first switch, m inputs of which are connected to the outputs of the memory blocks, the correlation processor is connected in series the inputs of which are connected to the corresponding outputs of the first switch, the unit for determining the differences of the arrival time and the second switch, connected in series to the block egg rejection, whose inputs are connected to respective outputs of the second switch, and a coordinate calculating unit control, the control output of which is connected to control inputs of the first and second switches, and a recording device.

Корреляционный процессор выполнен из n каналов, каждый из которых содержит последовательно соединенные процессор быстрого преобразования Фурье, обратного быстрого преобразования Фурье, первый и второй входы которого являются входами канала, и блок формирования взаимного спектра, выход которого соединен с третьим входом указанного процессора, а выход является выходом канала. The correlation processor is made up of n channels, each of which contains a fast Fourier transform, inverse fast Fourier transform processor, the first and second inputs of which are channel inputs, and a mutual spectrum forming unit, the output of which is connected to the third input of the specified processor, and the output is channel output.

Известное устройство имеет ограниченные функциональные возможности, а именно, оно обеспечивает зондирование только в плоскости, при этом определяются координаты лишь источников эмиссии точечного типа. В то же время во многих случаях желательно наблюдать картину эмиссии в трехмерном пространстве и иметь при этом возможность исследования непрерывного распределения в пространстве источников эмиссии. The known device has limited functionality, namely, it provides sounding only in the plane, and only the coordinates of point-type emission sources are determined. At the same time, in many cases it is desirable to observe the emission pattern in three-dimensional space and to have the possibility of studying the continuous distribution of emission sources in space.

Изобретение направлено на решение задачи отображения непрерывного пространственного распределения источников эмиссии не только в двумерном, но и в трехмерном пространстве. Для решения этой задачи в устройство отображения, включающее m приемных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя сигналов, усилителя, аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, выход которого является выходом данного приемного канала, корреляционный процессор, блок управления и регистрирующее устройство, дополнительно введен блок вычисления задержек сигналов с одним входом и m выходами, каждый из которых соединен с управляющим блоком памяти соответствующего приемного канала, корреляционный процессор содержит перемножитель с m входами, служащими входами корреляционного процессора, и интегратор, вход которого соединен с выходом перемножителя, а выход является выходом корреляционного процессора, блок управления содержит m выходов запуска, каждый из которых соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя соответствующего приемного канала, и выход задания координат, соединенный со входом блока вычисления задержек сигналов и с управляющим входом регистрирующего устройства, при этом выход каждого приемного канала связан с соответствующим входом корреляционного процессора, выход последнего соединен с информационным входом регистрирующего устройства, а число приемных каналов и входов корреляционного процессора m=4. The invention is aimed at solving the problem of displaying a continuous spatial distribution of emission sources not only in two-dimensional, but also in three-dimensional space. To solve this problem, a display device comprising m receiving channels, each of which consists of a series-connected signal converter, amplifier, analog-to-digital converter and a memory unit, the output of which is the output of this receiving channel, a correlation processor, a control unit and a recording device, in addition, a block for calculating the delay of signals with one input and m outputs, each of which is connected to the control unit of the memory of the corresponding receiving channel, is introduced, the correlation This processor contains a multiplier with m inputs serving as the inputs of the correlation processor, and an integrator whose input is connected to the output of the multiplier, and the output is the output of the correlation processor, the control unit contains m trigger outputs, each of which is connected to the control input of the analog-to-digital converter of the corresponding receiver channel, and the coordinate reference output connected to the input of the signal delay calculation unit and to the control input of the recording device, while the output of each receiver of the first channel is connected to the corresponding input of the correlation processor, the output of the latter is connected to the information input of the recording device, and the number of receiving channels and inputs of the correlation processor is m = 4.

Указанное выполнение корреляционного процессора, обеспечивающее необходимую корреляционную обработку четырех сигналов, поступающих в него с приемных каналов, в сочетании с остальными отличиями предложенного устройства позволяет получить картину непрерывного пространственного распределения источников эмиссии как в двумерном, так и в трехмерном пространстве. При этом в отличие от прототипа требуется всего четыре приемных канала. The indicated implementation of the correlation processor, which provides the necessary correlation processing of the four signals coming into it from the receiving channels, in combination with the remaining differences of the proposed device, allows us to obtain a picture of the continuous spatial distribution of emission sources in both two-dimensional and three-dimensional space. Moreover, in contrast to the prototype, only four receiving channels are required.

При необходимости получения картины пространственного распределения источников эмиссии с разных точек обзора в устройство вводят n дополнительных приемных каналов, где n=1, 2, 3 и т.д. аналогичных по выполнению описанным выше. В этом случае для обработки принимаемых сигналов в устройство вводят p = C 4 (4+n) -1 = [(n+4)!/(4!n!)]-1 дополнительных корреляционных процессоров, аналогичных описанному выше, а в регистрирующее устройство вводят синтезатор изображения, включенный на входе дисплея. При этом блок управления содержит n дополнительных выходов запуска, каждый из которых соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя соответствующего дополнительного приемного канала, блок вычисления задержек сигнала содержит n дополнительных выходов, каждый из которых соединен с управляющим входом блока памяти соответствующего дополнительного приемного канала. В этом варианте каждый корреляционный процессор связан с выходами четырех соответствующих приемных каналов.If it is necessary to obtain a picture of the spatial distribution of emission sources from different viewpoints, n additional receiving channels are introduced into the device, where n = 1, 2, 3, etc. similar to the implementation described above. In this case, p = C is introduced into the device to process the received signals 4 (4 + n) -1 = [(n + 4)! / (4! N!)] - 1 additional correlation processors, similar to those described above, and an image synthesizer included in the input of the display is introduced into the recording device. The control unit contains n additional trigger outputs, each of which is connected to the control input of the analog-to-digital converter of the corresponding additional receiving channel, the signal delay calculation unit contains n additional outputs, each of which is connected to the control input of the memory block of the corresponding additional receiving channel. In this embodiment, each correlation processor is associated with the outputs of four respective receive channels.

В другом варианте, более простом по выполнению, для обработки сигналов вместо p корреляционных процессоров введен коммутатор, связывающий выходы приемных каналов с входами одного корреляционного процессора. При этом несколько увеличивается время обработки сигналов по сравнению с описанным выше вариантом. In another embodiment, simpler to implement, instead of p correlation processors, a switch has been introduced for signal processing, connecting the outputs of the receiving channels with the inputs of one correlation processor. At the same time, the signal processing time is slightly increased in comparison with the option described above.

В этом варианте регистрирующее устройство может быть снабжено синтезатором изображения с памятью, включенным на входе дисплея. In this embodiment, the recording device may be equipped with an image synthesizer with a memory included at the input of the display.

Изображение поясняется рисунками. The image is illustrated by drawings.

На фиг.1-4 приведены блок-схемы различных вариантов выполнения предложенного устройства. Figure 1-4 shows a block diagram of various embodiments of the proposed device.

На фиг.5 схематично показано расположение преобразователей относительно исследуемого объекта. Figure 5 schematically shows the location of the transducers relative to the investigated object.

На фиг. 6 представлены сигналы, поступающие от исследуемого объекта в приемные каналы в том виде, как они содержатся в блоках памяти. In FIG. Figure 6 shows the signals coming from the object under study into the receiving channels as they are contained in the memory blocks.

На фиг. 7 приведена картина пространственного распределения источников эмиссии, полученная с помощью изобретения. In FIG. 7 shows a picture of the spatial distribution of emission sources obtained using the invention.

Предложенное устройство содержит четыре приемных канала 1 (Фиг.1), каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя сигналов 2, усилителя 3, аналого-цифрового преобразователя 4 и блока памяти 5, корреляционный процессор 6, состоящий из последовательно соединенного перемножителя сигналов 7 с четырьмя входами и интегратора 8, регистрирующее устройство 9, блок управления 10 и блок вычисления задержек сигналов 11. Входы перемножителя сигналов 7 являются входами корреляционного процессора 6 и каждый из них связан с выходом соответствующего приемного канала 1. Выход интегратора 8 является выходом корреляционного процессора 6 и соединен с информационным входом регистрирующего устройства 9. Блок управления 10 содержит четыре выхода запуска, каждый из которых соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя 4 соответствующего приемного канала 1, и выход задания координат, соединенный с входом блока вычисления задержек сигналов 11 и с управляющим входом регистрирующего устройства 9. Блок вычисления задержек 11 содержит четыре выхода, каждый из которых соединен с управляющим входом блока памяти 5 соответствующего приемного канала 1. The proposed device contains four receiving channels 1 (Figure 1), each of which consists of a series-connected signal converter 2, an amplifier 3, an analog-to-digital converter 4 and a memory unit 5, a correlation processor 6, consisting of a series-connected signal multiplier 7 with four inputs and integrator 8, a recording device 9, a control unit 10, and a unit for calculating signal delays 11. The inputs of the signal multiplier 7 are inputs of the correlation processor 6 and each of them is connected to an output with corresponding receiving channel 1. The output of the integrator 8 is the output of the correlation processor 6 and is connected to the information input of the recording device 9. The control unit 10 contains four trigger outputs, each of which is connected to the control input of the analog-to-digital converter 4 of the corresponding receiving channel 1, and the task output coordinates, connected to the input of the unit for calculating the delay of signals 11 and with the control input of the recording device 9. The unit for calculating the delays 11 contains four outputs, each of which x is connected to a control input of the storage unit 5 corresponding to one reception channel.

Устройство, показанное на фиг.2, отличается от описанного выше тем, что в него введено n дополнительных приемных каналов 1 и p=[(d!+n!)/(4!n!)] 1 дополнительных корреляционных процессоров 6, выполненных аналогично описанному выше. В частности на фиг.2 показано устройство, в котором n=1 и p=4. Приемные каналы 1 сгруппированы по четыре в группе и входы каждого корреляционного процессора 6 соединены с выходами приемных каналов соответствующей группы. The device shown in Fig. 2 differs from the one described above in that n additional receiving channels 1 and p = [(d! + N!) / (4! N!)] 1 additional correlation processors 6, made in the same way, are introduced into it described above. In particular, FIG. 2 shows a device in which n = 1 and p = 4. The receiving channels 1 are grouped into four in a group and the inputs of each correlation processor 6 are connected to the outputs of the receiving channels of the corresponding group.

Таким образом, выход каждого приемного канала подключен к входам p корреляционных процессоров. Регистрирующее устройство 9 содержит синтезатор изображения 12 с (p+1)=5 входами, являющимися информационными входами устройства 9, одним входом, служащим управляющим входом последнего, и двумя выходами, а также дисплей 13, один выход которого соединен с информационным, а другой с управляющим выходами синтезатора 12 изображения. При этом блок 10 управления содержит один дополнительный выход запуска, соединенный с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя дополнительного приемного канала 1, а блок 11 вычисления задержек содержит один дополнительный выход 6, соединенный с управляющим входом блока 5 памяти этого же приемного канала. Thus, the output of each receiving channel is connected to the inputs p of the correlation processors. The recording device 9 contains an image synthesizer 12 with (p + 1) = 5 inputs, which are the information inputs of the device 9, one input serving as the control input of the latter, and two outputs, as well as a display 13, one output of which is connected to the information and the other to control outputs of the synthesizer 12 image. In this case, the control unit 10 contains one additional trigger output connected to the control input of the analog-to-digital converter of the additional receive channel 1, and the delay calculation unit 11 contains one additional output 6 connected to the control input of the memory block 5 of the same receive channel.

Устройство, показанное на фиг.3, отличается от изображенного на фиг.2 тем, что вместо p корреляционных процессоров в него введен коммутатор 14 с пятью информационными входами и одним управляющим входом. Коммутатор 14 осуществляет связь приемных каналов 1 с входами одного корреляционного процессора 6. При этом блок управления 10 снабжен еще одним выходом, соединенным с управляющим входом коммутатора 14. The device shown in FIG. 3 differs from that shown in FIG. 2 in that instead of p correlation processors, a switch 14 with five information inputs and one control input is inserted into it. The switch 14 communicates the receiving channels 1 with the inputs of one correlation processor 6. In this case, the control unit 10 is equipped with another output connected to the control input of the switch 14.

Устройство, показанное на фиг. 4, отличается от приведенного на фиг.3 тем, что регистрирующее устройство 9 содержит на входе синтезатор 15 изображения с памятью и подключенный к его выходам дисплей 13. Синтезатор 15 соединен своим информационным входом с выходом корреляционного процессора 6, а управляющим - с выходом задания координат блока 10 управления. The device shown in FIG. 4, differs from that shown in FIG. 3 in that the recording device 9 comprises an input image synthesizer 15 with a memory 13 and a display 13 connected to its outputs. The synthesizer 15 is connected by its information input to the output of the correlation processor 6, and the control device to the coordinate output control unit 10.

Ниже описывается работа предложенного устройства для случая получения картины пространственного распределения источников эмиссии акустического термического шумового сигнала. В этом случае преобразователи 2 сигналов представляют собой пьезоэлектрические преобразователи. Их размещают относительно исследуемой области 16 объекта, как показано на Фиг.5, а именно, чтобы исследуемая область 16 находилась в зоне перекрытия диаграмм направленности всех преобразователей 2 (показанных штриховыми линиями). Направление от исследуемой области объекта до преобразователей совпадает с осью Z, плоскость XZ перпендикулярна плоскости чертежа. Акустические шумовые сигналы из исследуемой области 16 объекта достигают преобразователей 2 (фиг.1), где они преобразуются в электрические сигналы. Последние после усиления в усилителях 3 поступают на входы аналого-цифровых преобразователей 4. Запуск аналого-цифровых преобразователей 4 производится периодически одновременно по всем каналам 1 путем подачи сигнала с выходов запуска блока 10 управления. Период повторения управляющих сигналов определяется заданной величиной пространственного разрешения. The following describes the operation of the proposed device for the case of obtaining a picture of the spatial distribution of emission sources of an acoustic thermal noise signal. In this case, the signal converters 2 are piezoelectric transducers. They are placed relative to the studied area 16 of the object, as shown in Fig. 5, namely, so that the studied area 16 is in the overlapping area of the radiation patterns of all the transducers 2 (shown by dashed lines). The direction from the studied area of the object to the transducers coincides with the Z axis, the XZ plane is perpendicular to the drawing plane. Acoustic noise signals from the studied area 16 of the object reach the transducers 2 (figure 1), where they are converted into electrical signals. The latter, after amplification in amplifiers 3, are fed to the inputs of analog-to-digital converters 4. The launch of analog-to-digital converters 4 is carried out periodically simultaneously on all channels 1 by supplying a signal from the outputs of the start of the control unit 10. The repetition period of the control signals is determined by the specified spatial resolution.

В аналого-цифровых преобразователях 4 происходит преобразование мгновенных величин сигналов в цифровые коды, которые поступают на информационные входы блоков 5 памяти, где происходит их запоминание. На фиг.6 представлены реальные сигналы, полученные от объекта, с гауссовым распределением в пространстве интенсивности эмиссии (типа exp{-r2/w2} где r расстояние от начала координат, а w - эффективный радиус излучающей области). Как видно, сигналы имеют шумоподобный характер. После заполнения информационной емкости блоков 5 памяти начинается обработка накопленных сигналов. При этом с выхода задания координат блока 10 управления последовательно выдаются заданные значения координат точек исследуемой области объекта, в которых в результате обработки будут получены значения интенсивности эмиссии излучения. Значения координат (x, y, z) каждой точки поступают одновременно на управляющие входы блока 11 вычисления задержек сигналов и регистрирующего устройства 9. В блоке 11 производится вычисление необходимых для анализа эмиссии в точке (x, y, z) значений задержек сигналов, выдаваемых из блоков 5 памяти на входы корреляционного процессора 6.In the analog-to-digital converters 4, the instantaneous values of the signals are converted into digital codes, which are fed to the information inputs of the memory units 5, where they are stored. Figure 6 presents the real signals received from the object, with a Gaussian distribution in the space of the emission intensity (of the type exp {-r 2 / w 2 } where r is the distance from the origin, and w is the effective radius of the emitting region). As can be seen, the signals are noise-like in nature. After filling the information capacity of the memory blocks 5, the processing of accumulated signals begins. In this case, from the output of the job of the coordinates of the control unit 10, the set values of the coordinates of the points of the studied area of the object are sequentially issued, in which the values of the radiation emission intensity are obtained as a result of processing. The coordinate values (x, y, z) of each point are simultaneously supplied to the control inputs of the block 11 for calculating the signal delay and the recording device 9. In block 11, the values of the signal delay values generated for the analysis of the emission at the point (x, y, z) are output from 5 memory blocks to the inputs of the correlation processor 6.

Операция вычисления заключается в расчете для каждого из приемных каналов с номером i значения задержки τi относительно опорного канала по формуле

Figure 00000002

где
Figure 00000003
бегущие координаты точки, задаваемые из блока управления 10,
Figure 00000004
координаты одного из преобразователей 2, принятого за опорный,
Figure 00000005
- координаты i-го преобразователя 2, v скорость звука в исследуемой области. Значение τi передается с выхода блока 11 на управляющий вход i-ого блока памяти, в результате информация из блока 5 памяти выводится с задержкой τi.The calculation operation consists in calculating for each of the receiving channels with number i the delay value τ i relative to the reference channel according to the formula
Figure 00000002

Where
Figure 00000003
the running coordinates of the point specified from the control unit 10,
Figure 00000004
the coordinates of one of the transducers 2, taken as the reference,
Figure 00000005
- coordinates of the i-th transducer 2, v is the speed of sound in the studied area. The value of τ i is transmitted from the output of block 11 to the control input of the i-th memory block, as a result, information from the memory block 5 is output with a delay of τ i .

Таким образом, соответственно задержанные сигналы Si(t+τi) подаются на входы корреляционного процессора 6, где в блоке 7 происходит их перемножение. На выходе перемножителя 7 образуется произведение:
S1(t)•S2(t+τ2)•S3(t+τ3)•S4(t+τ4),
которое подается на интегратор 8, где происходит его интегрирование. В результате действия корреляционного процессора 6 реализуется следующая операция над сигналами:

Figure 00000006

Эта операция, как было показано авторами заявки, позволяет получать значение амплитуды эмиссии в точке (x, y, z), определяемой значениями времени задержки τ23 и τ4. Выходной сигнал T(x, y, z), пропорциональный интенсивности эмиссии в точке (x, y, z), подается на регистрирующее устройство 9, куда одновременно подается управляющий сигнал, определяющий координаты (x, y, z) точки зондирования, так что в результате последовательного перебора точек исследуемой области на регистрирующем устройстве 9 получается целиком изображение T(x, y, z). Это изображение, как это принято в томографии, может быть сечениями распределения T(x, y, z) различными плоскостями, либо трехмерными изображениями, которые по команде оператора могут представляться с различных точек обзора.Thus, respectively, the delayed signals S i (t + τ i ) are supplied to the inputs of the correlation processor 6, where in block 7 they are multiplied. The output of the multiplier 7 produces the product:
S 1 (t) • S 2 (t + τ 2 ) • S 3 (t + τ 3 ) • S 4 (t + τ 4 ),
which is fed to the integrator 8, where it is integrated. As a result of the correlation processor 6, the following operation on the signals is implemented:
Figure 00000006

This operation, as shown by the authors of the application, allows to obtain the value of the emission amplitude at the point (x, y, z), determined by the values of the delay time τ 2 , τ 3 and τ 4 . The output signal T (x, y, z), which is proportional to the emission intensity at the point (x, y, z), is supplied to the recording device 9, where a control signal that determines the coordinates (x, y, z) of the sensing point is simultaneously supplied, so that as a result of sequential enumeration of the points of the studied area on the recording device 9, the whole image T (x, y, z) is obtained. This image, as is customary in tomography, can be sections of the distribution of T (x, y, z) by different planes, or three-dimensional images, which, at the command of the operator, can be presented from different points of view.

На фиг.7 представлено распределение интенсивности акустической эмиссии в виде сечения полученного изображения плоскостью XZ. Как видно, изображение объекта имеет вид хорошо выраженного пика, расположенного на расстоянии 7 см от преобразователей сигналов, с размером на уровне полувысоты около 0,3 см. На периферии от пика наблюдается шумоподобное поведение эмиссии, соответствующее собственным шумам устройства. Эти шумы могут быть существенно (более чем в 100 раз) уменьшены увеличением времени интегрирования. Представленная картина показывает, что полученное пространственное разрешение (около 0,3 см) существенно лучше по сравнению с возможностями метода (Bowen T. Acoustic imaging, 1982, p. 549-561) (около 5 см). 7 shows the distribution of the intensity of acoustic emission in the form of a section of the obtained image by the XZ plane. As you can see, the image of the object has the form of a pronounced peak located at a distance of 7 cm from the signal converters, with a size at half height about 0.3 cm. At the periphery from the peak, a noise-like emission behavior is observed corresponding to the intrinsic noise of the device. These noises can be significantly (more than 100 times) reduced by increasing the integration time. The presented picture shows that the obtained spatial resolution (about 0.3 cm) is significantly better compared with the capabilities of the method (Bowen T. Acoustic imaging, 1982, p. 549-561) (about 5 cm).

При необходимости получения информации о пространственном распределении интенсивности эмиссии с разных точек обзора используется схема, представленная на фиг. 2, с большим, чем 4, количеством приемных каналов. В этом случае обработка производится по описанному выше алгоритму, т.е. с использованием 4-х функций на входе корреляционного процессора. Однако в этом случае из общего количества приемных каналов 1 образуется несколько различных их сочетаний по 4. Это количество задается известным выражением числа сочетаний по 4 из n+4 элементов C 4 (4+n) . Как показано на фиг.2, все выходы приемных каналов, сгруппированные по четыре всеми возможными способами, подключаются к входам корреляционных процессоров 6, количество которых равно числу сочетаний каналов p+1. В результате корреляционной обработки на выходах всех процессоров 6 образуется C 4 (4+n) различных изображений, отличающихся тем, что они образованы с помощью групп преобразователей, которые по разному расположены относительно исследуемой области, например с разных сторон.If it is necessary to obtain information on the spatial distribution of the emission intensity from different viewpoints, the circuit shown in FIG. 2, with more than 4 receiving channels. In this case, the processing is performed according to the algorithm described above, i.e. using 4 functions at the input of the correlation processor. However, in this case, from the total number of receiving channels 1, several different combinations of 4 are formed. This number is given by the well-known expression of the number of combinations of 4 out of n + 4 elements of C 4 (4 + n) . As shown in figure 2, all the outputs of the receiving channels, grouped in four in all possible ways, are connected to the inputs of the correlation processors 6, the number of which is equal to the number of combinations of channels p + 1. As a result of correlation processing at the outputs of all processors 6, C 4 (4 + n) different images, characterized in that they are formed using groups of transducers that are differently located relative to the study area, for example, from different sides.

Таким образом, полученные изображения являются изображениями объекта с разных точек обзора. По желанию оператора, путем задания на блоке управления, возможно последовательное выведение изображений на регистрирующее устройство, либо с помощью синтезатора 12 компоновка из них одного общего, включающего в себя информацию, содержащуюся во всех изображениях. В простейшем случае синтезатор изображения может быть выполнен на основе перемножителя, работа которого заключается в простом перемножении частичных значений интенсивности эмиссии

Figure 00000007
в каждой точке, т.е. в соответствии с формулой:
Figure 00000008

Работа устройства, показанного на фиг.3, отличается от работы устройства на фиг. 2 тем, что сигналы от различных групп приемных каналов 1 обрабатываются не одновременно, а последовательно путем подключения с помощью коммутатора 14 разных групп (по 4 штуки) приемных каналов к входам корреляционного процессора 6. Более детально работа этого варианта происходит следующим образом. После заполнения блоков 5 памяти информацией первые 4 канала с помощью коммутатора 14 подключаются к корреляционному процессору 6, на выходе которого возникает изображение T(x, y, z), которое отображается на регистрирующем устройстве 9. После этого с помощью коммутатора 14 к корреляционному процессору 6 подключается другая группа приемных каналов (по выбору оператора). В результате на выходе образуется другое изображение. Таким образом, происходит последовательный просмотр полученных с разных точек обзора изображений.Thus, the obtained images are images of the object from different points of view. At the request of the operator, by setting on the control unit, it is possible to sequentially output the images to the recording device, or using the synthesizer 12, the arrangement of them is one in common, which includes information contained in all images. In the simplest case, the image synthesizer can be made on the basis of a multiplier, the work of which is to simply multiply the partial values of the emission intensity
Figure 00000007
at each point, i.e. according to the formula:
Figure 00000008

The operation of the device shown in FIG. 3 differs from the operation of the device in FIG. 2 in that the signals from the various groups of receiving channels 1 are not processed simultaneously, but sequentially by connecting 14 different groups (4 pieces) of the receiving channels to the inputs of the correlation processor 6 using a switch. In more detail, this option works as follows. After filling the memory blocks 5 with information, the first 4 channels are connected to the correlation processor 6 using the switch 14, the output of which is the image T (x, y, z), which is displayed on the recording device 9. After that, using the switch 14 to the correlation processor 6 another group of receiving channels is connected (at the operator’s choice). As a result, another image is formed at the output. Thus, sequential viewing of images obtained from different viewpoints takes place.

Вариант устройства, показанный на фиг.4, работает аналогично предыдущему, но в отличие от последнего позволяет получить комбинированное (синтезированное) изображение, как в устройстве, представленном на фиг.2. С учетом того, что изображения от сигналов, поступающих с разных групп приемных каналов 1, образуются последовательно во времени, в синтезаторе 15 предусмотрена память, в которой накапливаются все изображения, чтобы из них можно было создать общее, подобно тому как это делается в синтезаторе 12 варианта фиг. 2. Работа устройства в данном случае происходит следующим образом. После заполнения информацией блоков 5 памяти начинается обработка сигналов, состоящая в последовательной корреляционной обработке всех групп сигналов (по 4) с запоминанием изображений в памяти синтезатора 15. После введения в память синтезатора 15 всех изображений производится их синтез в одно изображение, которое и выводится на выходное устройство дисплей 13. The device variant shown in Fig. 4 works similarly to the previous one, but unlike the latter, it allows to obtain a combined (synthesized) image, as in the device shown in Fig. 2. Considering that the images from signals coming from different groups of receiving channels 1 are formed sequentially in time, a synthesizer 15 has a memory in which all images are stored so that a common image can be created from them, similar to how it is done in the synthesizer 12 variant of FIG. 2. The operation of the device in this case is as follows. After the memory blocks 5 are filled with information, the signal processing begins, consisting in sequential correlation processing of all groups of signals (4 each) with storing images in the memory of the synthesizer 15. After introducing all the images into the memory of the synthesizer 15, they are synthesized into one image, which is output device display 13.

Claims (4)

1. Устройство отображения пространственного распределения источников эмиссии некогерентного излучения, включающее m приемных каналов, каждый из которых состоит из последовательно соединенных преобразователя сигналов, усилителя, аналого-цифрового преобразователя и блока памяти, выход которого является выходом данного приемного канала, корреляционный процессор, блок управления и регистрирующее устройство, отличающееся тем, что в него введен блок вычисления задержек сигналов с одним входом и m выходами, каждый из которых соединен с управляющим входом блока памяти соответствующего канала, корреляционный процессор содержит перемножитель сигналов с m входами, являющимися входами процессора, и интегратор, вход которого соединен с выходом перемножителя, а выход является выходом процессора, блок управления содержит m выходов запуска, каждый из которых соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя соответствующего приемного канала, и выход задания координат, соединенный с входом блока вычисления задержек и управляющим входом регистрирующего устройства, при этом выход каждого приемного канала связан с соответствующим входом корреляционного процессора, выход последнего соединен с информационным входом регистрирующего устройства, а число приемных каналов m 4. 1. A device for displaying the spatial distribution of incoherent emission sources, including m receiving channels, each of which consists of a series-connected signal converter, amplifier, analog-to-digital converter and a memory unit, the output of which is the output of this receiving channel, a correlation processor, a control unit, and a recording device, characterized in that a block for computing signal delays with one input and m outputs, each of which is connected to a control unit, is inserted into it With the corresponding input of the memory block of the corresponding channel, the correlation processor contains a signal multiplier with m inputs, which are the inputs of the processor, and an integrator, the input of which is connected to the output of the multiplier, and the output is the output of the processor, the control unit contains m trigger outputs, each of which is connected to the control input the analog-to-digital Converter of the corresponding receiving channel, and the output of the coordinates, connected to the input of the delay calculation unit and the control input of the recording device, the output of each receiving channel is connected to the corresponding input of the correlation processor, the output of the latter is connected to the information input of the recording device, and the number of receiving channels is m 4. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введено n дополнительных приемных каналов, где n 1, 2, 3 и т.д. аналогичных вышеупомянутым приемным каналам, p = [(4+n)!/(4!/n!)]-1 дополнительных корреляционных процессоров, аналогичных указанному выше, регистрирующее устройство содержит синтезатор изображения с (p + 1) входами, являющихся информационными входами регистрирующего устройства, одним входом, служащим управляющим входом последнего, и двумя выходами, а также дисплей, один вход которого соединен с информационным, а другой с управляющим выходом синтезатора изображения, блок управления содержит n дополнительных выходов запуска, каждый из которых соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя соответствующего дополнительного приемного канала, блок вычисления задержек содержит n дополнительных выходов, каждый из которых соединен с управляющим входом блока памяти соответствующего дополнительного приемного канала, каждый корреляционный процессор связан своими входами с выходами четырех соответствующих приемных каналов, а выход каждого корреляционного процессора соединен с соответствующим входом регистрирующего устройства. 2. The device according to claim 1, characterized in that n additional receiving channels are introduced into it, where n 1, 2, 3, etc. similar to the aforementioned receiving channels, p = [(4 + n)! / (4! / n!)] - 1 additional correlation processors similar to the above, the recording device contains an image synthesizer with (p + 1) inputs, which are information inputs of the recording device, one input serving as the control input of the latter, and two outputs, as well as a display, one input of which is connected to the information, and the other with the control output of the image synthesizer, the control unit contains n additional trigger outputs, each of which is dined with the control input of the analog-to-digital converter of the corresponding additional receiving channel, the delay calculation unit contains n additional outputs, each of which is connected to the control input of the memory block of the corresponding additional receiving channel, each correlation processor is connected by its inputs to the outputs of four corresponding receiving channels, and the output each correlation processor is connected to the corresponding input of the recording device. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в него введено n дополнительных приемных каналов, где n 1, 2, 3 и т.д. аналогичных вышеупомянутым приемным каналам, и коммутатор с (4 + n) информационными входами, одним управляющим входом и четырьмя выходами, связывающий выходы приемных каналов с входами корреляционного процессора, блок управления содержит n дополнительных выходов запуска, каждый из которых соединен с управляющим входом аналого-цифрового преобразователя соответствующего дополнительного приемного канала, и выход управления коммутатором, соединенный с управляющим входом коммутатора, блок вычисления задержек содержит n дополнительных выходов, каждый из которых соединен с управляющим входом блока памяти соответствующего дополнительного приемного канала. 3. The device according to claim 1, characterized in that n additional receiving channels are introduced into it, where n 1, 2, 3, etc. similar to the aforementioned receiving channels, and a switch with (4 + n) information inputs, one control input and four outputs, connecting the outputs of the receiving channels with the inputs of the correlation processor, the control unit contains n additional trigger outputs, each of which is connected to the analog-digital control input the converter of the corresponding additional receiving channel, and the control switch output connected to the control input of the switch, the delay computing unit contains n additional outputs rows, each of which is connected to a control input of the storage unit corresponding additional reception channel. 4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что регистрирующее устройство содержит синтезатор изображения с памятью, имеющий два выхода, один из которых является информационным, а другой управляющим входом регистрирующего устройства, и два выхода, а также дисплей, один выход которого соединен с информационным, а другой с управляющим выходами синтезатора изображения. 4. The device according to claim 3, characterized in that the recording device contains an image synthesizer with a memory having two outputs, one of which is information and the other as a control input of the recording device, and two outputs, as well as a display, one output of which is connected to information, and the other with the control outputs of the image synthesizer.
RU94036410A 1994-09-29 1994-09-29 Spatial distribution display device for incoherent-light emitting sources RU2087909C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94036410A RU2087909C1 (en) 1994-09-29 1994-09-29 Spatial distribution display device for incoherent-light emitting sources

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU94036410A RU2087909C1 (en) 1994-09-29 1994-09-29 Spatial distribution display device for incoherent-light emitting sources

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU94036410A RU94036410A (en) 1996-07-27
RU2087909C1 true RU2087909C1 (en) 1997-08-20

Family

ID=20161043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU94036410A RU2087909C1 (en) 1994-09-29 1994-09-29 Spatial distribution display device for incoherent-light emitting sources

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2087909C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Патент США N 4246784, кл. 374-117, 1981. Авторское свидетельство СССР N 1201753, кл. G 01 N 29/14, 1985. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU94036410A (en) 1996-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Busse Three-dimensional imaging using a frequency-domain synthetic aperture focusing technique
US6719693B2 (en) Apparatus and system for real-time synthetic focus ultrasonic imaging
EP2759817B1 (en) Ultrasonic holography imaging system and method
US4121468A (en) Method and apparatus for reflective ultrasonic imaging utilizing reconstruction of acoustic impedance projections
US3885224A (en) Signal processing apparatus for imaging scanner
EP0066343B1 (en) Method and apparatus for measuring ultrasonic attenuation characteristics
JP3553876B2 (en) Apparatus for taking ultrasound images
EP2237069B1 (en) Ultrasonic imaging apparatus with a virtual apex
US20080314153A1 (en) Hand-held flaw detector imaging apparatus
US9121810B2 (en) Ultrasonic method and device for characterizing a medium
Quaegebeur et al. Correlation-based imaging technique using ultrasonic transmit–receive array for non-destructive evaluation
JPS6266145A (en) Method of detecting permittivity distribution
CN103025248B (en) Image information acquiring apparatus and image information acquiring method
JPH0219786A (en) Phase coherence controllable ultrasonic echograph
Lu et al. In vitro and in vivo real-time imaging with ultrasonic limited diffraction beams
Higuti et al. Damage characterization using guided-wave linear arrays and image compounding techniques
Van Pamel et al. Numerical simulations of ultrasonic array imaging of highly scattering materials
CN105078408A (en) Photoacoustic apparatus
CN1129793C (en) Meassurement of residual stress
KR20230091966A (en) Image Composite for Mixed Transducer Arrays
RU2087909C1 (en) Spatial distribution display device for incoherent-light emitting sources
EP1341003A2 (en) Method and device for spectral analysis of an echographic signal
JP6061077B2 (en) Ultrasonic flaw detection method and apparatus
CN117147694A (en) Inverse problem-based ultrasonic full-focusing imaging sparse regularization reconstruction method and equipment
JP3019580B2 (en) Ultrasonic transmission inspection equipment