RU2675214C1 - Ultrasound tomography device - Google Patents
Ultrasound tomography device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2675214C1 RU2675214C1 RU2018109452A RU2018109452A RU2675214C1 RU 2675214 C1 RU2675214 C1 RU 2675214C1 RU 2018109452 A RU2018109452 A RU 2018109452A RU 2018109452 A RU2018109452 A RU 2018109452A RU 2675214 C1 RU2675214 C1 RU 2675214C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- unit
- output
- outputs
- input
- memory unit
- Prior art date
Links
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000003325 tomography Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims abstract description 8
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000013500 data storage Methods 0.000 claims 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 abstract description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000012800 visualization Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 101000659879 Homo sapiens Thrombospondin-1 Proteins 0.000 description 1
- 102100023704 Spermatogenic leucine zipper protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 210000001835 viscera Anatomy 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/04—Analysing solids
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области визуализации внутреннего строения объектов с помощью ультразвуковых волн и может быть использовано в промышленности для контроля дефектов внутри деталей, для дефектоскопии различных материалов, а также в медицине для диагностики внутренних органов.The invention relates to the field of visualization of the internal structure of objects using ultrasonic waves and can be used in industry to control defects inside parts, for flaw detection of various materials, as well as in medicine for the diagnosis of internal organs.
Известно устройство ультразвуковой томографии [RU 2458342 С1, МПК G01N 29/06 (2006.01), опубл. 10.08.2011], содержащее антенную решетку с n пьезопреобразователями, каждый из которых соединен с выходом соответствующего генератора импульсов и входом соответствующей цепочки последовательно соединенных усилителя и аналого-цифрового преобразователя. Выход каждой из n указанных цепочек соединен с соответствующим входом памяти реализаций, количество выходов которой - N определяется формулой:A device for ultrasound tomography [RU 2458342 C1, IPC G01N 29/06 (2006.01), publ. 08/10/2011], containing an antenna array with n piezoelectric transducers, each of which is connected to the output of the corresponding pulse generator and the input of the corresponding chain of series-connected amplifier and analog-to-digital converter. The output of each of the n indicated chains is connected to the corresponding input of the implementation memory, the number of outputs of which is N is determined by the formula:
N=n⋅(n+1)/2.N = n⋅ (n + 1) / 2.
Выходы памяти реализаций соединены с соответствующими входами вычислительного блока, связанного с дисплеем через память изображения. Входы синхронизации каждого генератора импульсов, памяти реализаций, вычислительного блока и памяти изображения соединены с соответствующими выходами синхронизатора. С вычислительным блоком соединен блок накопительной памяти, суммирующий для каждой точки изображения все фрагменты реализаций, времена задержки которых соответствуют временам распространения ультразвуковых сигналов как без отражений, так и с переотражениями их от границ объекта контроля.The memory outputs of the implementations are connected to the corresponding inputs of the computing unit associated with the display through the image memory. The synchronization inputs of each pulse generator, implementation memory, computing unit and image memory are connected to the corresponding outputs of the synchronizer. A storage block is connected to the computing unit, summing for each image point all fragments of implementations whose delay times correspond to the propagation times of ultrasonic signals, both without reflections and with their reflections from the boundaries of the control object.
Для формирования этим устройством томографического изображения объекта контроля требуется большое время постобработки из-за большего количества расчетов траекторий распространения ультразвукового сигнала, как без отражений, так и с переотражениями их от границ объекта контроля.To form a tomographic image of the control object with this device, a large post-processing time is required due to the greater number of calculations of the propagation paths of the ultrasonic signal, both without reflections and with their reflections from the boundaries of the control object.
Известно устройство ультразвуковой томографии [RU 2532606, С1, МПК G01N 29/06 (2006.01), опубл. 10.11.2014], выбранное в качестве прототипа, содержащий антенную решетку с n пьезопреобразователями, каждый из которых соединен с выходом соответствующего генератора импульсов и входом соответствующего усилителя, n аналого-цифровых преобразователей соединены с соответствующими входами блока памяти реализации, количество выходов которого - N определено формулойA device for ultrasound tomography [RU 2532606, C1, IPC G01N 29/06 (2006.01), publ. 11/10/2014], selected as a prototype, containing an antenna array with n piezoelectric transducers, each of which is connected to the output of the corresponding pulse generator and the input of the corresponding amplifier, n analog-to-digital converters are connected to the corresponding inputs of the implementation memory block, the number of outputs of which is N determined the formula
N=n⋅(n+1)/2.N = n⋅ (n + 1) / 2.
Выходы блока памяти реализации соединены с соответствующими входами вычислительного блока, связанного с индикатором через блок памяти изображений и с блоком накопительной памяти. Входы синхронизации каждого генератора импульсов, блока памяти реализаций, вычислительного блока и блока памяти изображений соединены с соответствующими выходами блока синхронизации. Блок временной регулировки чувствительности соединен с блоком синхронизации и всеми усилителями. Блок мультипликативной обработки соединен с вычислительным блоком и блоком накопительной памяти. К выходу каждого усилителя подключен детектор, выход которого связан с аналого-цифровым преобразователем.The outputs of the implementation memory block are connected to the corresponding inputs of the computing unit associated with the indicator through the image memory block and the storage memory block. The synchronization inputs of each pulse generator, the implementation memory block, the computing block and the image memory block are connected to the corresponding outputs of the synchronization block. The temporal sensitivity adjustment unit is connected to the synchronization unit and all amplifiers. The multiplicative processing unit is connected to the computing unit and the storage memory unit. A detector is connected to the output of each amplifier, the output of which is connected to an analog-to-digital converter.
Улучшение четкости визуализации томографического изображения, за счет увеличения разрешающей способности, приводит к большим временным затратам, связанным с обработкой ультразвукового сигнала с момента излучения первого ультразвукового импульса до момента получения томографического изображения.Improving the clarity of visualization of a tomographic image, due to an increase in resolution, leads to large time costs associated with the processing of an ultrasonic signal from the moment of emission of the first ultrasonic pulse until the tomographic image is obtained.
Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить время постобработки формируемого томографического изображения объекта контроля.The proposed technical solution allows to reduce the post-processing time of the generated tomographic image of the control object.
Устройство ультразвуковой томографии, так же как в прототипе, содержит антенную решетку с n пьезопреобразователями, каждый из которых соединен с выходом соответствующего генератора импульсов и входом соответствующего усилителя, n аналого-цифровых преобразователей соединены с соответствующими входами блока памяти реализации, количество выходов которого N определено формулойThe ultrasound tomography device, as in the prototype, contains an antenna array with n piezoelectric transducers, each of which is connected to the output of the corresponding pulse generator and the input of the corresponding amplifier, n analog-to-digital converters are connected to the corresponding inputs of the implementation memory block, the number of outputs of which N is determined by the formula
N=n⋅(n+1)/2.N = n⋅ (n + 1) / 2.
Выходы блока памяти реализации соединены с соответствующими входами вычислительного блока, связанного с индикатором через блок памяти изображений. Входы синхронизации каждого генератора импульсов, блока памяти реализаций, вычислительного блока и блока памяти изображений соединены с соответствующими выходами блока синхронизации. Блок временной регулировки чувствительности соединен с блоком синхронизации и всеми усилителями. К выходу каждого усилителя подключен детектор, выход которого связан с аналого-цифровым преобразователем.The outputs of the implementation memory block are connected to the corresponding inputs of the computing unit associated with the indicator through the image memory block. The synchronization inputs of each pulse generator, the implementation memory block, the computing block and the image memory block are connected to the corresponding outputs of the synchronization block. The temporal sensitivity adjustment unit is connected to the synchronization unit and all amplifiers. A detector is connected to the output of each amplifier, the output of which is connected to an analog-to-digital converter.
Согласно изобретению к вычислительному блоку подключен выход блока памяти данных, к входу которого подключен выход блока расчета дистанций, к входу которого подключен пульт.According to the invention, the output of the data memory unit is connected to the computing unit, to the input of which the output of the distance calculation unit is connected, to the input of which the remote control is connected.
С помощью пульта устанавливают разрешающую способность изображения, формируемого с помощью устройства, и осуществляют запуск работы устройства. Данные с пульта поступают в блок расчета данных. В блоке расчета данных рассчитывают дистанции, которые проходит ультразвуковой сигнал от пьезопреобразователей до точек фокусировки, расположенных в объекте контроля на различных глубинах под преобразователями. Данные блока расчета дистанций записывают в блок памяти данных, из которого по мере необходимости расчетов вычислительный блок берет данные.Using the remote control set the resolution of the image formed using the device, and start the operation of the device. Data from the remote control enters the data calculation unit. In the data calculation unit, the distances that the ultrasonic signal passes from the piezoelectric transducers to the focus points located in the control object at various depths under the transducers are calculated. The data of the distance calculation unit is recorded in the data memory unit, from which, as necessary, the calculation unit takes the data.
За счет использования блока расчета дистанций и сохранения предварительно рассчитанных расстояний, которые проходит ультразвуковой сигнал, сокращено время обработки данных в вычислительном блоке, так как по сравнению с прототипом, отпадает необходимость в вычислениях расстояний в процессе обработки и использованы расстояния из блока памяти данных, в котором их предварительно сохраняют после расчета в блоке расчета дистанций. Пульт оператора позволяет задавать точность вычислений, индикатор отражает в цвете томографическую картину объекта контроля. Использование сокращенной матрицы дистанций позволяет не хранить все возможные дистанции, которые проходит ультразвуковой сигнал, а ограничиться только одной матрицей-столбцом. В результате экономия памяти составляет n2 раз, где n количество пьезопреобразователей антенной решетки. Предварительная установка разрешения изображения объекта контроля дает возможность не хранить все расстояния в блоке памяти индикаций, а использовать только те расстояния, которые необходимы при заданной разрешающей способности. Это уменьшает время постобработки данных и позволяет отображать ультразвуковую томограмму в реальном времени.Due to the use of the unit for calculating the distances and saving the pre-calculated distances that the ultrasonic signal travels, the processing time of the data in the computing unit is reduced, since in comparison with the prototype, there is no need to calculate the distances during processing and the distances from the data memory unit are used, in which they are previously stored after calculation in the distance calculation unit. The operator panel allows you to set the accuracy of calculations, the indicator reflects in color the tomographic picture of the control object. Using an abbreviated distance matrix allows you not to store all the possible distances that the ultrasonic signal travels, but to limit yourself to only one column matrix. As a result, memory savings are n 2 times, where n is the number of piezoelectric transducers of the antenna array. Pre-setting the resolution of the image of the control object makes it possible not to store all the distances in the display memory unit, but to use only those distances that are necessary for a given resolution. This reduces the post-processing time of the data and allows you to display the ultrasound tomogram in real time.
На фиг. 1 показана схема устройства ультразвуковой томографии.In FIG. 1 shows a diagram of an ultrasound tomography device.
На фиг. 2 представлена область объекта контроля с 3-мя пьезопреобразователями антенной решетки. Показана симметрия расстояний от пьезопреобразователей до точек фокусировки ультразвукового сигнала, расположенных параллельно линии контакта антенной решетки 1 (АР) с объектом контроля 16.In FIG. 2 shows the area of the object of control with 3 piezoelectric transducers of the antenna array. The symmetry of the distances from the piezoelectric transducers to the focus points of the ultrasonic signal, parallel to the contact line of the antenna array 1 (AR) with the
На фиг. 3 представлены расстояния от пьезопреобразователя 2.1 (ПП1) до 10-ти точек фокусировки ультразвукового сигнала объекта контроля.In FIG. Figure 3 shows the distances from the piezoelectric transducer 2.1 (PP1) to 10 focusing points of the ultrasonic signal of the control object.
На фиг. 4 приведено изображение дефекта 17.In FIG. 4 shows an image of
В таблице 1 представлены расстояния от пьезопреобразователей 2.1 (ПП1), 2.2 (ПП2) и 2.3 (ПП3), работающих в режиме передачи, до десяти точек фокусировки ультразвукового сигнала в объекте контроля.Table 1 shows the distances from the piezoelectric transducers 2.1 (PP1), 2.2 (PP2) and 2.3 (PP3) operating in the transmission mode, to ten focus points of the ultrasonic signal in the control object.
В таблице 2 представлены расстояния до пьезопреобразователей 2.1 (ПП1), 2.2 (ПП2) и 2.3 (ПП3), работающих в режиме приема, от десяти точек фокусировки ультразвукового сигнала в объекте контроля.Table 2 shows the distances to the piezoelectric transducers 2.1 (PP1), 2.2 (PP2) and 2.3 (PP3) operating in the receiving mode from ten focus points of the ultrasonic signal in the control object.
Устройство ультразвуковой томографии (фиг. 1) содержит антенную решетку 1 (АР), которая состоит из n пьезопреобразователей 2.1 (ПП1), …, 2.n (ППn), каждый из которых соединен с выходом соответствующего генератора импульсов 3.1 (ГИ1), …, 3.n (ГИn) и входом соответствующего усилителя 4.1 (У1), …, 4.n (Уn). К первому усилителю 4.1 (У1) последовательно подключены первый детектор 5.1 (Д1), первый аналого-цифровой преобразователь 6.1 (АЦП1). К n-му усилителю 4.n (Уn) последовательно подключены детектор 5.n (Дn) и аналого-цифровой преобразователь 6.n (АЦПn).An ultrasound tomography device (Fig. 1) contains an antenna array 1 (AR), which consists of n piezoelectric transducers 2.1 (PP1), ..., 2.n (PPn), each of which is connected to the output of the corresponding pulse generator 3.1 (GI1), ... , 3.n (ГИn) and the input of the corresponding amplifier 4.1 (У1), ..., 4.n (Уn). The first detector 4.1 (U1) is connected in series with the first detector 5.1 (D1), the first analog-to-digital converter 6.1 (ADC1). A detector 5.n (Дn) and an analog-to-digital converter 6.n (ADCn) are connected in series to the nth amplifier 4.n (Уn).
Выход каждого аналогово-цифрового преобразователя 6.1 (АЦП1), …, 6.n (АЦПn) соединен с соответствующим входом блока памяти реализаций 7 (БПР), количество выходов которого определяется формулойThe output of each analog-to-digital converter 6.1 (ADC1), ..., 6.n (ADCn) is connected to the corresponding input of the implementation memory block 7 (BPR), the number of outputs of which is determined by the formula
N=n⋅(n+1)/2.N = n⋅ (n + 1) / 2.
Выходы блока памяти реализаций 7 (БПР) соединены с соответствующими входами вычислительного блока 8 (ВБ). Вычислительный блок 8 (ВБ) соединен с входом блока памяти данных 9 (БПД), выход которого соединен с входом блока расчета дистанции 10 (БРД), входом которого является выход пульта 11 (П). Вычислительный блок 8 (ВБ) соединен с входом блока памяти изображений 12 (БПИ), выход которого соединен с индикатором 13 (И). Входы каждого генератора импульсов 3.1 (ГИ1), …, 3.n (ГИn), блока памяти реализаций 7 (БПР), вычислительного блока 8 (ВБ), блока памяти изображений 12 (БПИ) и блока временной регулировки чувствительности 14 (БВРЧ) соединены с блоком синхронизации 15 (БС). Выход блока временной регулировки чувствительности 14 (БВРЧ) подключен к каждому усилителю 4.1 (У1), …, 4.n (Уn). Антенная решетка 1 (АР) установлена на объекте контроля 16.The outputs of the implementation memory block 7 (BPR) are connected to the corresponding inputs of the computing unit 8 (WB). Computing unit 8 (WB) is connected to the input of the data memory unit 9 (BPD), the output of which is connected to the input of the distance calculation unit 10 (BRD), the input of which is the output of the remote control 11 (P). Computing unit 8 (WB) is connected to the input of the image memory block 12 (BPI), the output of which is connected to the indicator 13 (I). The inputs of each pulse generator 3.1 (ГИ1), ..., 3.n (ГИn), an implementation memory block 7 (BPR), a computing block 8 (WB), an image memory block 12 (BPI), and a sensitivity temporal adjustment block 14 (BVRCH) are connected with synchronization unit 15 (BS). The output of the block of temporary adjustment of sensitivity 14 (BVRCH) is connected to each amplifier 4.1 (U1), ..., 4.n (Un). Antenna array 1 (AR) is installed at the
Антенная решетка 1 (АР) является набором, шестнадцати пьезопреобразователей, располагаемых линейно, например, OLYMPUS 2L16-A1 с рабочей частотой 2 МГ. Генераторы импульсов 3.1 (ГИ1), …, 3.n (ГИn) выполнены на микросхемах, имеющих импульсный ток коллектора не менее 2А и выходное напряжение 90 В, например, STHV748. Усилители 4.1 (У1), …, 4.n (Уn) выполнены, например, на микросхемах AD603. Детекторы 5.1 (Д1), …, 5.n (Дn) выполнены на операционном усилителе, например, AD603. Аналого-цифровые преобразователи 6.1 (АЦП1), …, 6.n (АЦПn) выполнены, например, на микросхемах ADC9057. Блок памяти реализаций 7 (БПР), объемом не менее 64 Кб, выполнен, например, на микросхемах IDT72V293. Вычислительный блок 8 (ВБ) может быть выполнен на микроконтроллере, например, ATMEGA64 фирмы ATMEL. Блок памяти изображений 12 (БПИ), объемом не менее 100 МГб, может быть выполнен, например, на модулях памяти, используемых в персональных компьютерах, 1ГБ DDR SDRAM РС3200, 400МГц. Индикатор 13 (И) может быть выполнен на матричной панели или на мониторе персонального компьютера, например, BENQ G2320HDB. Блок временной регулировки чувствительности 14 (БВРЧ) может быть выполнен на цифро-аналоговом преобразователе, входящем в состав микроконтроллера, например, ATMEGA64 фирмы ATMEL. Блок синхронизации 15 (БС) может быть выполнен на микроконтроллере, например, ATMEGA64 фирмы ATMEL. Пульт 11 (П) может быть выполнен на 10 кнопках, например, KLS7-TS6601-11-180. Блок расчета дистанций 10 (БРД) может быть выполнен на микроконтроллере, например, ATMEGA64. Блок памяти данных 9 (БПД) объемом не менее 64 Кб, выполнен на типовых микросхемах, например, на микросхемах IDT72V293.Antenna array 1 (AR) is a set of sixteen piezoelectric transducers arranged linearly, for example, OLYMPUS 2L16-A1 with an operating frequency of 2 MG. Pulse generators 3.1 (ГИ1), ..., 3.n (ГИn) are made on microcircuits having a collector pulse current of at least 2A and an output voltage of 90 V, for example, STHV748. Amplifiers 4.1 (V1), ..., 4.n (Vn) are made, for example, on AD603 microcircuits. Detectors 5.1 (Д1), ..., 5.n (Дn) are made on an operational amplifier, for example, AD603. Analog-to-digital converters 6.1 (ADC1), ..., 6.n (ADCn) are made, for example, on ADC9057 microcircuits. The memory block of implementations 7 (BPR), with a volume of at least 64 Kb, is made, for example, on IDT72V293 microcircuits. Computing unit 8 (WB) can be performed on a microcontroller, for example, ATMELA64 company ATMEL. An image memory block 12 (BPI), with a volume of at least 100 MGB, can be performed, for example, on memory modules used in personal computers, 1 GB DDR SDRAM PC3200, 400 MHz. Indicator 13 (I) can be performed on the matrix panel or on a personal computer monitor, for example, BENQ G2320HDB. The block of temporary adjustment of sensitivity 14 (HIF) can be performed on a digital-to-analog converter, which is part of a microcontroller, for example, ATMELA64 from ATMEL. Block synchronization 15 (BS) can be performed on a microcontroller, for example, ATMEGA64 company ATMEL. The remote control 11 (P) can be performed on 10 buttons, for example, KLS7-TS6601-11-180. The distance calculation unit 10 (BRD) can be performed on a microcontroller, for example, ATMEGA64. The data memory block 9 (BJP) with a volume of at least 64 KB is made on standard microcircuits, for example, on IDT72V293 microcircuits.
До начала проведения ультразвуковой томографии объекта контроля 16, например, стальной поковки, оператор с помощью пульта 11 (П), предварительно задает разрешающую способность устройства, учитывая минимальный размер дефекта 17, определенного техническим заданием на поиск, выбирает расстояние между соседними точками фокусировки ультразвукового сигнала m0, …, m160, располагающимися параллельно линии контакта акустической решетки 1 (АР) с объектом контроля 16, с учетом скорости работы используемых в схеме аналого-цифровых преобразователей 6.1 (АЦП1), …, 6.16 (АЦП16) и с учетом средней скорости распространения ультразвука в стали [Ермолов И.Н., Вопилкин А.Х., Бадалян В.Г. Расчеты ультразвуковой дефектоскопии. Краткий справочник. - М: ООО НК "ЭХО+", 2004. - С. 15].Prior to the start of ultrasound tomography of the
На стальную поковку устанавливают антенную решетку 1 (АР) (фиг. 2), положение которой фиксируют. По сигналу от блока синхронизации 15 (БС) первый генератор импульсов 3.1 (ГИ1) подает импульс возбуждения на первый пьезопреобразователь 2.1 (ПП1) антенной решетки 1 (АР). От первого пьезопреобразователя 2.1 (ПП1) в объект контроля 16 излучается ультразвуковой импульс. В этот момент все пьезопреобразователи 2.1 (ПП1), …, 2.16 (ПП16) антенной решетки 1 (АР) начинают принимать ультразвуковые колебания из объекта контроля 15 (ОК). Одновременно блок временной регулировки чувствительности 14 (БВРЧ) начинает изменять коэффициент усиления усилителей 4.1 (У1), …, 4.16 (У16), компенсируя таким образом затухание ультразвуковой волны в объекте контроля 16. Эти колебания, преобразованные в электрические колебания, усиливаются в усилителях 4.1 (У1), …, 4.16 (У16), детектируются детекторами 5.1 (Д1), …, 5.16 (Д16), оцифровываются в аналого-цифровых преобразователях 6.1 (АЦП1), …, 6.16 (АЦП16) и записываются в блоке памяти реализаций 7 (БПР) независимо друг от друга. Эти колебания записываются в интервале времени, равном времени распространения ультразвуковых колебаний от первого пьезопреобразователя 2.1 (ПП1) антенной решетки 1 (АР) к наиболее дальней точке фокусировки объекта контроля 15 (ОК) и обратно - к самому удаленному от нее шестнадцатому пьезопреобразователю 2.16 (ПП16).An antenna array 1 (AR) is installed on the steel forging (Fig. 2), the position of which is fixed. The signal from the synchronization unit 15 (BS), the first pulse generator 3.1 (GI1) delivers an excitation pulse to the first piezoelectric transducer 2.1 (PP1) antenna array 1 (AR). An ultrasonic pulse is emitted from the first piezoelectric transducer 2.1 (PP1) to the
Далее генератор импульсов 3.2 (ГИ2), по сигналу от блока синхронизации 15 (БС) возбуждает второй пьезопреобразователь 2.1 (ПП2) антенной решетки 1 (АР), который посылает в объект контроля 16 ультразвуковой импульс. Снова происходит прием и запись принятых колебаний в блок памяти реализаций 7 (БПР). Но колебания, принятые первым пьезопреобразователем 2.1 (ПП1) антенной решетки 1 (АР), в данном случае не записываются, так как реализация этих колебаний согласно принципу взаимности тождественна той, которая уже была принята вторым пьезопреобразователем 2.2 (ПП2) при посылке ультразвукового импульса ее первым пьезопреобразователем 2.1 (ПП1) в предыдущем цикле приема ультразвуковых колебаний.Next, the pulse generator 3.2 (GI2), by a signal from the synchronization unit 15 (BS), excites the second piezoelectric transducer 2.1 (PP2) of the antenna array 1 (AR), which sends an ultrasonic pulse to the
Затем в третьем цикле приема ультразвуковых колебаний все происходит аналогично изложенному выше, только ультразвуковой импульс в объект контроля 16 посылает третий пьезопреобразователь 2.3 (ПП3) антенной решетки 1 (АР), и колебания в блок памяти реализаций 7 (БПР) записываются от шестнадцати пьезопреобразователей 2.1 (ПП1), …, 2.16 (ПП16).Then, in the third cycle of receiving ultrasonic vibrations, everything happens similarly to the above, only the ultrasonic pulse to the
В последнем, шестнадцатом цикле приема шестнадцатый пьезопреобразователь 2.16 (ПП16) антенной решетки 1 (АР) исполняет роль излучателя и приемника ультразвуковых колебаний, то есть работает в совмещенном режиме. При этом в блок памяти реализаций 7 (БПР) записывается всего одна реализация принятых колебаний.In the last, sixteenth reception cycle, the sixteenth piezoelectric transducer 2.16 (PP16) of the antenna array 1 (AR) acts as a transmitter and receiver of ultrasonic vibrations, that is, it operates in a combined mode. At the same time, only one implementation of the received oscillations is recorded in the memory block of implementations 7 (BDP).
После выполнения всех циклов приема ультразвуковых колебаний, то есть после того, как все шестнадцать пьезопреобразователей антенной решетки 1 (АР) совершат по одному излучению ультразвукового импульса, в блоке памяти реализаций 7 (БПР) окажутся записанными 16⋅(16+1)/2=136 реализаций принятых колебаний.After performing all the cycles of receiving ultrasonic vibrations, that is, after all sixteen piezoelectric transducers of the antenna array 1 (AR) have made one emission of an ultrasonic pulse, 16⋅ (16 + 1) / 2 = will be recorded in the memory of the realizations 7 (BPR) 136 realizations of accepted oscillations.
После записи всех 136 реализаций в блок памяти реализаций 7 (БПР), начинается реконструкция изображения внутренней структуры объекта контроля 15 (ОК), поочередно для каждой точки фокусировки объекта контроля.After recording all 136 implementations in the implementation memory block 7 (BPR), reconstruction of the image of the internal structure of the control object 15 (OK) begins, alternately for each focus point of the control object.
Затем в блоке вычислительном блоке 8 (ВБ) перемножают цифровые коды, выбранные из блока памяти реализаций 7 (БПР) в соответствии со временем распространения от пьезопреобразователя, работающего в режиме излучения, до пьезопреобразователя, работающего в режиме приема, через точку фокусировки ультразвукового сигнала в стальной поковке и сохраняют результаты перемножения в блоке памяти изображений 12 (БПИ).Then, in the block of the computing block 8 (WB), digital codes are selected that are selected from the implementation memory block 7 (BPR) in accordance with the propagation time from the piezoelectric transducer operating in the radiation mode to the piezoelectric transducer operating in the receiving mode through the focus point of the ultrasonic signal in the steel forging and save the results of multiplication in the block of image memory 12 (BPI).
Полученный результат из блока памяти данных 9 (БПД) пересылают в вычислительный блок 8 (ВБ), в котором полученному значению (числу) присваивают определенный цвет и сохраняют в блоке памяти изображений 12 (БПИ). Индикатор 13 (И) отображает результат контроля в виде цветной картинки.The result obtained from the data memory unit 9 (BPU) is sent to the computing unit 8 (WB), in which the obtained value (number) is assigned a specific color and stored in the image memory unit 12 (BPI). Indicator 13 (I) displays the control result in the form of a color picture.
Сравнение значений дистанций от трех первых пьезопреобразователей 2.1. (ПП1), 2.2 (ПП2), 2.3 (ПП3) антенной решетки 1 (АР), работающих в режиме передачи до 10 точек фокусировки ультразвукового сигнала m0, …, m10 (таблица 1) и значений дистанций от 10 точек фокусировки ультразвукового сигнала m0, …, m10 до первых трех пьезопреобразователей 2.1. (ПП1), 2.2 (ПП2), 2.3 (ПП3), работающих в режиме приема (таблица 2), показывает, что значения в них полностью совпадают и содержат в каждом столбце одинаковую информацию, но расположенную в разных ячейках, поэтому в вычислительном блоке 8 (ВБ) рассчитывают значения только одного столбца таблицы. Это позволило сократить количество расчетов в 3 раза, используя данные только одного столбца. Таким образом, суммарное количество расчетов сокращено в n2 раз, где n - это количество пьезопреобразователей антенной решетки, что уменьшило время постобработки и позволило, по сравнению с прототипом, обрабатывать данные в реальном времени.Comparison of the distance values from the first three piezoelectric transducers 2.1. (PP1), 2.2 (PP2), 2.3 (PP3) of antenna array 1 (AR) operating in the transmission mode of up to 10 focus points of an ultrasonic signal m 0 , ..., m 10 (table 1) and distance values from 10 focus points of an ultrasonic signal m 0 , ..., m 10 to the first three piezoelectric transducers 2.1. (ПП1), 2.2 (ПП2), 2.3 (ПП3), operating in the reception mode (table 2), shows that the values in them completely coincide and contain the same information in each column, but located in different cells, therefore, in computing unit 8 (WB) only the values of one column of the table are calculated. This allowed us to reduce the number of calculations by 3 times, using data from only one column. Thus, the total number of calculations is reduced by n 2 times, where n is the number of piezoelectric transducers of the antenna array, which reduced the post-processing time and allowed, in comparison with the prototype, to process data in real time.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018109452A RU2675214C1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Ultrasound tomography device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018109452A RU2675214C1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Ultrasound tomography device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2675214C1 true RU2675214C1 (en) | 2018-12-17 |
Family
ID=64753148
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018109452A RU2675214C1 (en) | 2018-03-16 | 2018-03-16 | Ultrasound tomography device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2675214C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796813C1 (en) * | 2023-02-13 | 2023-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ultrasonic tomography device |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1746219A1 (en) * | 1989-05-16 | 1992-07-07 | МГУ им.М.В.Ломоносова | Method of tomographic reconstruction of acoustic nonuniformities |
| SU1817019A1 (en) * | 1990-05-22 | 1993-05-23 | Le Elektrotekh Inst | Method of ultrasonic tomographic testing of articles |
| US20050054924A1 (en) * | 2002-03-28 | 2005-03-10 | Dione Donald P. | Three-dimensional ultrasound computed tomography imaging system |
| JP2009153573A (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Panasonic Corp | Ultrasonic diagnostic apparatus and tomographic image processing method |
| RU2458342C1 (en) * | 2011-05-25 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" | Method for ultrasonic tomography and apparatus for realising said method |
| RU2532606C1 (en) * | 2013-07-03 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ultrasonic tomography device |
-
2018
- 2018-03-16 RU RU2018109452A patent/RU2675214C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1746219A1 (en) * | 1989-05-16 | 1992-07-07 | МГУ им.М.В.Ломоносова | Method of tomographic reconstruction of acoustic nonuniformities |
| SU1817019A1 (en) * | 1990-05-22 | 1993-05-23 | Le Elektrotekh Inst | Method of ultrasonic tomographic testing of articles |
| US20050054924A1 (en) * | 2002-03-28 | 2005-03-10 | Dione Donald P. | Three-dimensional ultrasound computed tomography imaging system |
| JP2009153573A (en) * | 2007-12-25 | 2009-07-16 | Panasonic Corp | Ultrasonic diagnostic apparatus and tomographic image processing method |
| RU2458342C1 (en) * | 2011-05-25 | 2012-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Акустические Контрольные Системы" | Method for ultrasonic tomography and apparatus for realising said method |
| RU2532606C1 (en) * | 2013-07-03 | 2014-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ultrasonic tomography device |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2796813C1 (en) * | 2023-02-13 | 2023-05-29 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ultrasonic tomography device |
| RU2815491C1 (en) * | 2023-10-30 | 2024-03-18 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Ultrasound tomography device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102770079A (en) | Ultrasonic imaging apparatus and method of controlling delay | |
| JP2013079949A (en) | Imaging system and method | |
| CN111374696B (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic imaging method | |
| US4679565A (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus using non-linear parameters of an organ | |
| JP2012192077A (en) | Ultrasound diagnostic apparatus and ultrasound image generation method | |
| JP2012170467A (en) | Ultrasound probe and ultrasound diagnostic apparatus | |
| JP5281107B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image generation method | |
| RU108627U1 (en) | PIPELINE ULTRASONIC DEFECTOSCOPY SYSTEM | |
| JP2002336246A (en) | Ultrasonic imaging method and ultrasonic imaging device | |
| RU2675214C1 (en) | Ultrasound tomography device | |
| WO2004073520A1 (en) | Ultrasonographic device | |
| US20120216617A1 (en) | Method and system for nondestructive ultrasound testing | |
| JP2012161569A (en) | Ultrasound diagnostic apparatus and ultrasound image producing method | |
| RU2675217C1 (en) | Method of ultrasound tomography | |
| JPH08191834A (en) | Ultrasonic measuring device | |
| JP5869411B2 (en) | Ultrasonic diagnostic apparatus and ultrasonic image generation method | |
| WO2018142954A1 (en) | Ultrasound diagnostic device, ultrasound diagnostic device control method and ultrasound diagnostic device control program | |
| RU2532606C1 (en) | Ultrasonic tomography device | |
| RU2697725C1 (en) | Ultrasonic inspection method by phased antenna array using flaw detector with few independent channels | |
| RU2799111C1 (en) | Ultrasonic tomography device | |
| JP5331839B2 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus | |
| JP2669204B2 (en) | Exploration equipment | |
| CN110693524A (en) | Ultrasonic medical imaging focusing correction method and device | |
| US4794546A (en) | Method of and apparatus for scanning objects by means of ultrasound echography | |
| RU2815491C1 (en) | Ultrasound tomography device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200317 |