SU1293627A2 - Визуализатор ультразвука - Google Patents

Abstract

Изобретение  вл етс  усовершенствованием основного авт.св.№ 1075143, относитс  к области визуализации ультразвуковых процессов в газах. Целью дополнительного изобретени   вл  етс  повышение чувствительности визуализатора ультразвука. Визуали- затор помещают в газ, в котором возбуждаетс  исследуемое ультразвуковое Я1 поле, так что ультразвукова  волна, падает нормально на слой 3 погл;оти- тел  ультразвука. В результате в слое 3 поглотител  возникает суммарный тепловой поток, который регистрируетс  температурочувствительной пленкой 1, на поверхности которой возникает цветное изображение теплового пол ,соответствующего распределению интенсивности ультразвука по фронту волны.Это распределение ультразвукового пол  наблюдаетс  визуально . Ток, протекающий через теп- ловьщел ющий элемент 6, создает дополнительный тепловой поток. Этот поток дает- возможность наблюдать более контрастную картину распределени  интенсивности ультразвукового пол  на границе раздела газ - твердое тело , что увеличивает чувствительность визуализатора. 2 з.п.ф-лы, 2 ил. СЛ С О К) фиг .1

Description

Изобретение относитс  к области визуализации ультразвуковых процессо в газах.

Цель изобретени  - повышение чув ствительности визуализатора.

На фиг. 1 изображена схема визуализатора ультразвука с тепловыдел ющим элементом, выполненным в виде металлической сетки на фиг. 2 - то же, выполненным в виде тонкого электропровод щего сло .

Визуализатор ультразвука содержит температурочувствительную жид- кокрис галлическую пленку 1, установленный на одну ее поверхность свето- прозрачньш термостабильный буфер 2 и установленный на другую ее поверхность слой 3 поглотител  ультразвука , а также размещенный со стороны

буфера 2 источник 4 света. С этой же стороны находитс  регистратор 5 изображени . Внутри или на поверхности сло  3 поглотител  ультразвука помещаетс  тепловыдел ющий элемент 6, вьтолненный в виде металлической сетки (фиг. 1) или в виде тонкого электропровод щего сло  7, нанесенного на звукопрозрачную полимерную пленку 8 (фиг. 2). В случае, когда слой 3 вьтолнен в виде газонаполненной кюветы, дно которой изготовлено из звукопрозрачной пленки, электропровод щий слой 7 может быть науе- сен непосредственно на дно кюветы, Тепловьщел ющий элемент 6 подключен к источнику электрического тока (не показан).

В варианте конкретного исполнени  визуализатора ультразвука темпе- ратурочувствительной жидкокристаллической пленкой 1 служит пленка толщиной 150 мкм, состо ща  из внутреннего сло , представл ющего собой смесь холестерических жидких кристаллов с поливиниловым спиртом и внешних слоев, выполненных из поливинилового спирта. Дл  улучшени  контрастности изображений облучаема  ультразвуком поверхность термочувствительной жидкокристаллической пленки 1 выполнена светонепрозрачной (черной). Рабочий температурный диапазон жидкокристаллической пленки 1 находитс  в промежутке от 25,0 до 30,0 С, в котором цвет наблюдаемой поверхности в отраженном белом свете в зависимости от температуры мен етс  от крас- него до фиолетового, проход  все

5

цвета видимого спектра. Вне рабочего температурного диапазона цвет жидкокристаллической пленки 1 черный. Светопрозрачный термостабильный буфер 2 вьтолнен в виде кюветы, наполненной жидкостью, например водой, температура которой устанавливаетс  и поддерживаетс  посто нной посредством соединенного с кюветой термостата (не показан), через который протекает заполн юща  кюветы свето- прозрачного термостабильного буфера

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

Регистратором 5 изображени  ультразвукового пол  на поверхности жидкокристаллической пленки 1 может служить глаз наблюдател  или специальное устройство (например, фото- или кинокамера , фотоэлектронное или приемное телевизионное устройство).

Слой 3 поглотител  ультразвука может быть выполнен как в виде поглотител  из ткани типа сукна толщиной 0,5 мм, прикрепленной к облучаемой ультразвуком поверхности жидкокристаллической пленки 1, так и в виде газонаполненной кюветы, дно которой изготовлено из лавсановой звукопрозрачной пленки толщиной 5 мкм. 5 в качестве газов, наполн ющих слой

3поглотител  ультразвука, использовались углекислый газ (С02), аргон (Аг) и их смеси. В варианте сло  3 поглотител  ультразвука с измен ющейс  толщиной боковые стенки сло  3 вьшолнены в виде сильфона.

0

5

0

0

Тепловыдел ющий элемент 6 (фиг.1) выполнен в виде сетки из нихромовой проволоки толщиной 0,05 мм. Размер  чейки сетки равен 0,5x0,5 мм. В варианте исполнени  тепловыдел ющего элемента в виде тонкого электропро-. вод щего сло  7 (фиг, 2), нанесенного на звукопрозрачную полимерную пленку 8, электропровод щий слой выполнен в виде сло  алюмини  толщиной 1-2 мкм, напыленного на лавсано- вую пленку толщиной 5 мкм. В обоих случа х плоскость тепловьщел ющего элемента 6 устанавливают параллельно плоскости температурочувствительной пленки с рассто нием между ними, равным или больше половины толщины сло  3 поглотител  ультразвука.

Визуализатор ультразвука работает следующим образом,

Визуализатор ультразвука помещают в газ, в котором возбуждаетс  исследуемое ультразвуковое поле, так что, ультразвукова  волна падает нормально на слой 3 поглотител  ультразвука. В результате падени  ультразвука на слой 3 поглотител  ультразвука в нем возникает суммар ный тепловой поток, который регистрируетс  температурочувствительной жидкокристаллической пленкой 1. Локальные изменени  цвета пленки 1 в отраженном свете соответствуют локальным значени м температуры каждого участка теплового пол  в слое 3 поглотител  ультразвука. Это приводит к по влению на наблюдаемой поверхности температурочувствительной жидкокристаллической пленки 1 цветного изображени  теплового пол , соответствующего распределению интенсивности ультразвука по фронту волны которое наблюдаетс  визуально или регистрируетс  соответствующим регистратором 5.

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

В суммарный тепловой поток, идущий на разогрев температурочувствительной жидкокристаллической пленки 1, внос т вклад два тепловых потока, обусловленные различными физическими  влени ми.

Первый тепловой поток возникает благодар  поглощению ультразвука в слое 3 поглотител  ультразвука.

Втора  часть суммарного теплового потока по вл етс  в результате интенсификации теплопередачи под воздействием ультразвука дополнительного теплового потока, созданного теп- ловьщел ющим элементом 6. При отсутствии ультразвука тепловой поток от тепловьщел ющего элемента 6 разогревает термочувствительную жидкокрис0

5

0

5

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

Дл  обеспечени  оптимального режима работы визуализатора, т.е. его максимальной чувствительности и минимального времени срабатывани , температуру .светопрозрачного термостабильного буфера 2 устанавливают и поддерживак |т на 1,0-1,5°С ниже нижнего порога рабочего TeknepaTypHoro диапазона жидкокристаллической пленки 1. Ток i (фиг. 1 и 2), протекающий через тепловыдел юпщй элемент 6, довод т до такой величины, при которой жидкокристаллическа  пленка 1 становитс  красной, т.е. ее температура соответствует температуре нижнего порога рабочего температурного диапазона. После включени  ультразвука регулировкой тока i добиваютс  наиболее контрастного изображени  ультразвукового пол , возникающего на термочувствительной жидкокристаллической пленке 1.

В варианте визуализатора со слоем - 3 поглотителем ультразвука измен ющейс  толщины после включени  ультразвука добиваютс  получени  максимальной чувствительности за счет изменени  толщины сло  3, а затем уже делаетс  дополнительна  регулировка тока i.

В предлагаемом визуализаторе ульт- развука (по сравнению с известным) повьш1ена чувствительность по интенсивности ультразвука, увеличена раз- 5 решающа  способность, уменьшена Г . инерционность, обеспечена больша  независимость параметров от внешних условий.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   t. Визуализатор ультразвука по авт. ев, № 1075143, о т л и ч а ю- щ и и с   тем, что, с целью повышени  5 чувствительности, он снабжен звуко- прозрачным плоским тепловьщел ющим элементом, установленным параллельно жидкокристаллической пленке на nor .

   0

   5

   0

   верхности или внутри поглотител  ультразвука,
2. 2. Визуализатор ультразвука по п. 1, отличающийс  тем, что.тепловьщел ющий элемент выполнен в виде звукопрозрачной полимерной

   12936276

   паленки с нанесенным на нее электропровод щим слоем.

   3, Визуализатор ультразвука по п. 1, отличающийс  тем, 5 что тепловыдел ющий элемент выполнен в виде металлической сетки.

   .

   7- 8

   Фи.2

   Составитель 0.Несова Редактор А.Ревин Техред В.Кадар

   Заказ 379/А8 Тираж 777 . Подписное ВНИШИ Государственного комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г. Ужгород, Ул. Проектна , 4

   Корректор Г.Решетник