SU657336A1 - Device for obtaining acoustic images of objects - Google Patents

Device for obtaining acoustic images of objects

Info

Publication number
SU657336A1
SU657336A1 SU762311845A SU2311845A SU657336A1 SU 657336 A1 SU657336 A1 SU 657336A1 SU 762311845 A SU762311845 A SU 762311845A SU 2311845 A SU2311845 A SU 2311845A SU 657336 A1 SU657336 A1 SU 657336A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
sound
light
objects
pulse
resolution
Prior art date
Application number
SU762311845A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Ильич Варшавский
Рафаил Султанович Дадашев
Михаил Юдимович Либерман
Original Assignee
Предприятие П/Я Г-4126
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 Предприятие П/Я Г-4126 filed Critical Предприятие П/Я Г-4126
Priority to SU762311845A priority Critical patent/SU657336A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU657336A1 publication Critical patent/SU657336A1/en

Links

Landscapes

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

Description

Изобретение относитс  к области неразрушающего контрол  объектов акустическими методами и может быть использовано дл  дефектоскопии изделий и получени  изображений внутренних структур и органов в медицинской диагностике. Известно устройство дл  получени  акустических изображений объекта методом дифракции света на ультразвуке , отраженном объектом и несущим информацию о его внутренних структуpaXv/Это устройство содержит кювету, заполненную водой, в которой помещгиот объект, последовательно соединенные узел синхронизации, генератор электрических колебаний и помещенный в кювету преобразователь, лазер, оптический модул тор, синхронизированный с генератором, сферический коллиматор, расположенные с двух противоположных сторон кюветы положи тельную цилиндрическую линзу и систе му формировани  видимого изображени  объекта i. В устройстве акустическое изображение формируетс  следующим образом. Отраженный от визуализируемого се чени  объекта ультразвуковой импульс формируемый преобразователемгблагодар  наличию узла синхронизации достигает области взаимодействи  света и звука в момент включени  с помощью оптического модул тора импульса лазерного излучени . Различные сечени  объекта визуализируютс  с помощью системы формировани  видимого изображени  а результате дифракции на ультразвуке излучени  лазера, имеющего конусообразную форму, образованную сферическим коллиматором и положительной цилиндрической линзой. Данное устройство  вл етс  наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату . Существенным недостатком его  вл етс  невозможность реализации удовлетворительной разрешающей способности одновременно по ос м объекта, совпадающим с направлением света и звука, а также невысока  порогова  чувствительность. Причина низкой разрешающей способности св зана с тем, что в импульсном режиме разрешение зависит от соотношени  между -длительностью импульса звука t, длительностью импульса света tj и диаметром пучка света D, падающего на положительную цилиндрическую линзу. Если импульс звука, распростран ющийс  со скорос тью V, заполн ет за врем  апертуру света D/ что выполн етс  при условии t-jV 5 , то разрешен в направлении света дх может соотве ствовать дифракционному пределу (1) где F- фокусное рассто ние цилиндрической линзы; Л- длина волны звука. Однако, в этом случае разрешение в направлении звука Д 2 -|-(-tj..) и превышает полуширину пучка света, что  вл етс  неудовлетворительным. Улучшение разрешени д2 происходит при использовании коротких импульсов света и звука таких, что D i:ftV . В этом случае разрешение (-ta..v)H может быть дост точно малым. Однако, при этом импульсе ультразвука за врем  tc заполн ет лишь часть апертуры D, в св зи с чем эффективное значение численной апертуры F/D возрастает, что приводит к ухудшению разрешени  Дх в соответствии с формулой (1). Кроме того, в данном случае происхо дит падение пороговой чувствительности , так как не все излучение лазера взаимодействует с импульсом звука. Целью изобретени   вл етс  повыш ние разрешающей способности и чувст вительности устройства. Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известное устройство вво дитс  расположенна  между сферическим коллиматором и положительной ци линдрической линзой система формиро вани  полосового пучка света и сканировани  им ультразвукового пол , отраженного объектом, состо щей из установленных последовательно цилин рического коллиматора и двух синхронно вращающихс  зеркал. В таком устройстве осуществл етс линейное сканирование со скоростью V апертуры цилиндрической линзы узким пучком света шириной , которое начинаетс  в момент прихода импульса звука в область взаимодействи . В этом случае взаимодействие света и короткого импульса звука происходит в течение времени D/v прохождени  импульсом звука апертур линзы так/ что эффективна  численна апертура равна F/D, и разрещение лх соответствует дифракционному пределу (1). В то же врем  разрешение Д7 5rta. и может достигать предель } ного значени  А/2, так как взаимодействие происходит лишь с отраженн импульсом, прот женность которого в пространстве . Кроме того, в , предложенном устройстве улучшаетс  порогова  чувствительность по сравнению с известным, так как все излу-: чение лазера взаимодействует с компонентами углового спектра отраженного импульса звука. Предложенное устройство по сн етс  приведенной схемой. Устройство содержит кювету 1, заполненную водой, последовательно соединенные помещенный в кювету преобразователь 2, генератор электрических колебаний 3 и узел синхронизации , состо щей из последовательно соединенных импульсного модул тора 4, регулируемого каскада 5 временной задержки и фотоэлемента б. Устройство также снабжено установленными последовательно лазером 7, сферическим коллиматором 8, служащим дл  расширени  пучка излучени , системой формировани  полосового пучка света и сканировани  им ультразвукового пол , отраженного объектом, состо щей из расположенного последовательно цилиндрического коллиматора 9 и двух синхронно вращающихс  зеркал 10. За тем установлены -с двух противоположных сторон кюветы положительна  цилиндрическа  линза 11 и система формировани  видимого изображени  объекта, состо ща  из расположенных последовательно проекционной цилиндрической линзы 12, пространственного фильтра 13, корректирующей линзы 14 и экрана 15.. Акустическое изображение в устрой- стве формируетс  следующим образом. Отраженный от визуализируемого сечени  объекта 16 ультразвуковой импульс, формируемый преобразователем 2, благодар  нгшичию узла синхронизации достигает ближнюю к объекту границу области взаимодействи  света и звука в тот момент, когда с помощьк зеркал 10 начинаетс  сканирование апертуры линзы 11 излучением лазера 7, сфокусированным в полосовой пучок коллиматорами 8 и 9. По мере прохождени  отраженным импульсом звука области взаимодействи  за счет дифракции света на звуке происходит трансформаци  пространственного углового спектра ультразвукового пол  в пространственный угловой спектр оптического излучени , и вблизи фокуса линзы 11 формируетс  уменьшенное изображение визуализируемого сечени  объекта. С помощью системы формировани  видимого изображени  на экране 15 формируетс  изображение исследуемого сечени  объекта. Регулировка времени задержки в каскаде 5 дает возможность наблюдать на экране различные сечени  объекта. Предлагаемое устройство выгодно отличаетс  от указанного прототипа, т.к. дает возможность визуализировать сечени  объектов с лучшей разThe invention relates to the field of non-destructive testing of objects by acoustic methods and can be used for flaw detection of products and obtaining images of internal structures and organs in medical diagnostics. A device for acquiring acoustic images of an object by diffraction of light by ultrasound reflected by an object and carrying information about its internal structures Xv / is known. This device contains a cell filled with water in which the object is located, a synchronously connected node of the object, an oscillator and an oscillator placed in the cell, laser, optical modulator, synchronized with the generator, spherical collimator, located on two opposite sides of the cuvette, positive cyl ndricheskuyu th lens and the system forming the visible image of the object i. In the device, an acoustic image is generated as follows. The ultrasonic pulse reflected from the imaged section of the object generated by the transducer is due to the presence of the synchronization node reaches the area of interaction of light and sound at the moment of switching on the laser pulse by means of an optical modulator. Different sections of the object are visualized using a system for forming a visible image and the result of laser diffraction by ultrasound, which has a conical shape formed by a spherical collimator and a positive cylindrical lens. This device is closest to the invention in its technical essence and the achieved result. A significant drawback of it is the impossibility of achieving a satisfactory resolution simultaneously on the axes of the object, which coincides with the direction of light and sound, as well as the low threshold sensitivity. The reason for the low resolution is due to the fact that in the pulsed mode the resolution depends on the ratio between the sound impulse length t, the light pulse duration tj and the diameter of the light beam D incident on the positive cylindrical lens. If the sound pulse propagating with the velocity V fills the light aperture D / during the time that is performed under the condition t – jV 5, then resolved in the direction of light dx may correspond to the diffraction limit (1) where F is the focal distance of the cylindrical lenses; L is the wavelength of sound. However, in this case the resolution in the direction of the sound is D 2 - | - (- tj ..) and exceeds the half-width of the light beam, which is unsatisfactory. The resolution improvement d2 occurs when using short pulses of light and sound such that D i: ftV. In this case, the resolution (-ta..v) H can be quite small. However, during this pulse, the ultrasound pulse fills only part of the aperture D over time, and therefore the effective value of the numerical aperture F / D increases, which leads to a deterioration of the resolution Dx in accordance with formula (1). In addition, in this case, the threshold sensitivity decreases, since not all laser radiation interacts with the sound pulse. The aim of the invention is to increase the resolution and sensitivity of the device. The goal is achieved by introducing into the known device a spherical collimator and a positive cylindrical lens positioned to form a strip of light and scan an ultrasonic field reflected by an object consisting of a sequential cylindrical collimator and two synchronously rotating mirrors. In such a device, linear scanning is performed at a speed V of the aperture of a cylindrical lens with a narrow beam of light that starts at the moment of arrival of a sound pulse in the interaction region. In this case, the interaction of light and a short pulse of sound occurs during the time D / v of the aperture of the lens aperture of sound so that the effective numerical aperture is F / D, and the resolution lx corresponds to the diffraction limit (1). At the same time, the resolution is D7 5rta. and can reach the limit value of A / 2, since the interaction occurs only with a reflected impulse, whose length in space. In addition, in the proposed device, the threshold sensitivity is improved compared with the known one, since all the laser radiation interacts with the components of the angular spectrum of the reflected sound pulse. The proposed device is illustrated in the diagram. The device contains a cuvette 1 filled with water, a transducer 2 placed in a cuvette, an electrical oscillator 3 and a synchronization unit consisting of a series-connected pulse modulator 4, an adjustable time delay stage 5 and a photocell b. The device is also equipped with a series-mounted laser 7, a spherical collimator 8, which serves to expand the radiation beam, a system for forming a strip light beam and scanning an ultrasonic field reflected by an object consisting of a cylindrical collimator 9 arranged in series and two synchronously rotating mirrors 10. Then - on two opposite sides of the cuvette, a positive cylindrical lens 11 and a system for forming a visible image of an object consisting of arranged edovatelno cylindrical projection lens 12, a spatial filter 13, a correcting lens 14 and the screen 15 .. The acoustic image is formed in the devices is used as follows. Reflected from the visualized section of the object 16, the ultrasonic pulse generated by the transducer 2, due to the synchronization node, reaches the border of the light and sound interaction region closest to the object at the moment when using the mirrors 10 starts scanning the aperture of the lens 11 with laser radiation 7 focused by a collimator 8 and 9. As the reflected sound impulse passes through the interaction region, due to the diffraction of light on the sound, the spatial angular spectrum of The ultrasonic field in the spatial angular spectrum of the optical radiation, and near the focus of the lens 11, a reduced image of the visualized section of the object is formed. With the help of the system of forming a visible image on the screen 15, an image of the investigated section of the object is formed. The adjustment of the delay time in the cascade 5 makes it possible to observe various sections of the object on the screen. The proposed device favorably differs from the indicated prototype, since allows you to visualize sections of objects with the best times

SU762311845A 1976-01-06 1976-01-06 Device for obtaining acoustic images of objects SU657336A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762311845A SU657336A1 (en) 1976-01-06 1976-01-06 Device for obtaining acoustic images of objects

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU762311845A SU657336A1 (en) 1976-01-06 1976-01-06 Device for obtaining acoustic images of objects

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU657336A1 true SU657336A1 (en) 1979-04-15

Family

ID=20644782

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU762311845A SU657336A1 (en) 1976-01-06 1976-01-06 Device for obtaining acoustic images of objects

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU657336A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470268C1 (en) * 2011-07-01 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Device to visualise spatially inhomogeneous acoustic fields from microobjects

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2470268C1 (en) * 2011-07-01 2012-12-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Саратовский государственный технический университет" (СГТУ) Device to visualise spatially inhomogeneous acoustic fields from microobjects

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3737573A (en) Ultrasonic visualization by pulsed bragg diffraction
Neumann et al. Schlieren visualization of ultrasonic wave fields with high spatial resolution
US4161366A (en) Process and apparatus for the automatic examination of eggs for cracks or places of fracture in their shell
US3778756A (en) Method and apparatus for visual imaging of ultrasonic echo signals utilizing a single transmitter
US4512197A (en) Apparatus for generating a focusable and scannable ultrasonic beam for non-destructive examination
EP0129205A2 (en) Noncontacting ultrasonic flaw detecting method
US3548642A (en) Synthetic aperture ultrasonic imaging systems
JP2875181B2 (en) Tomography equipment
US4131022A (en) Pulse-echo ultrasonic-imaging display system
CN103635784A (en) Photoacoustic vibration meter
US4168628A (en) Pulse-echo ultrasonic-imaging display system having time-varied effective aperture
GB1347777A (en) Photoelectric length measuring apparatus
Bruneel et al. Ultrafast echotomographic system using optical processing of ultrasonic signals
WO2020031181A1 (en) Two-stage photo-acoustic excitation sensing systems and methods
SU657336A1 (en) Device for obtaining acoustic images of objects
CA1169145A (en) Ultrasonic imaging system
JPS587964B2 (en) Kiyori Sokutei Souchi
Pitts et al. Tomographic Schlieren imaging for measurement of beam pressure and intensity
JPS637370B2 (en)
US7018334B2 (en) Imaging of a region in a scattering medium
US4131024A (en) Pulse-echo ultrasonic-imaging display system
Neumann et al. 4c-4 a new designed schlieren system for the visualization of ultrasonic pulsed wave fields with high spatial and temporal resolution
US3763693A (en) Pulsed acousto-optical echo imaging method and apparatus
JPS6143242Y2 (en)
US3890829A (en) Method and apparatus for acoustical imaging