SU920517A1

SU920517A1 - Ultrasonic focusing device

Info

Publication number: SU920517A1
Application number: SU802952314A
Authority: SU
Inventors: Владимир Григорьевич Прохоров; Евгений Леонидович Казмировский; Борис Петрович Федоров
Original assignee: Войсковая часть 10729
Priority date: 1980-07-07
Filing date: 1980-07-07
Publication date: 1982-04-15

Description

(5) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ ФОКУСИРУЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО(5) ULTRASONIC FOCUSING DEVICE

II

Изобретение относитс к ультразвуковой технике и может быть использовано дл фокусировани ультразвуковых колебаний при силовом воздей-ствии ультразвука на жидкие и твер/ е среды, а также при медицинской и ультразвуковой диагностике.The invention relates to ultrasound technology and can be used for focusing ultrasonic vibrations in the event of a force-induced effect of ultrasound on liquid and solid media, as well as in medical and ultrasound diagnostics.

Известно ультразвуковое фокуси рукмцее устройство, содержащее рефлектор и акустический преобразователь , размещенный внутри рефлектора Щ.Known ultrasonic focus is a handheld device containing a reflector and an acoustic transducer located inside the reflector.

Однако это устройство не обеспечивает эффективной фокусировки ультразвуковой энергии.However, this device does not provide effective focusing of ultrasonic energy.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс ультразвуковое фокусирующее устройство, содержащее рефлектор с чередующимис по знаку коэффициентами отражени ,звуковых волн участками, и акусти ческий преобразователь, расположен- .: ный внутри рефлектора С21. IClosest to the invention in technical essence and the achieved result is an ultrasonic focusing device containing a reflector with alternating in sign reflection coefficients, sound waves, and an acoustic transducer located -: inside the reflector C21. I

Недостатком данного устройства вл етс ограниченна возможность концентрации энергии в фокусе при заданных габаритах устройства в целом . Это св зано с малой площадью излучени акустического преобразовател из-за малого диаметра. Поскольку последний выполнен цилиндрическим и размещен внутри конического рефлектора , то при заданном размере реф10 лектора увеличение диаметра преобразовател автоматически уменьшает угол раскрыти рефлектора и высоту преобразовател , что снижает эффективность фокусировки.The disadvantage of this device is the limited possibility of concentration of energy in focus at given dimensions of the device as a whole. This is due to the small radiation area of the acoustic transducer due to its small diameter. Since the latter is cylindrical and placed inside a conical reflector, for a given reflex reflector size, an increase in the diameter of the converter automatically reduces the opening angle of the reflector and the height of the converter, which reduces the focusing efficiency.

1515

Цель изобретени - ув еличение концентрации акустической энергии в фокусе устройства. .The purpose of the invention is to increase the concentration of acoustic energy in the focus of the device. .

Цель достигаетс тем, что рефлек20 . тор выполнен из двух параллельных плоских отражателей с участками в виде зонной структуры Френел , а плоский акустический преобразовательThe goal is achieved by reflex20. the torus is made of two parallel flat reflectors with areas in the form of a Fresnel band structure, and a flat acoustic transducer

3939

размещен в общей фокальной плоскости отражателей.placed in the common focal plane of the reflectors.

На фиг, 1 представлено ультразвуковое фокусирующее устройство, общий вид; на фиг. 2 - то же, вид сбоку; на фиг. 3 - то же, вид сверху.Fig, 1 shows an ultrasonic focusing device, a general view; in fig. 2 - the same, side view; in fig. 3 - the same, top view.

Устройство содержит плоский акустический преобразователь 1, два плоских отражател 2 с зонами 3, выполнеными в виде зонной структуры Френел , креп щие планки t и подвод щие электроды 5Работа устройства происходит следующим образом.The device contains a flat acoustic transducer 1, two flat reflectors 2 with zones 3 made in the form of a Fresnel zone structure, fixing strips t and supply electrodes 5 The device operates as follows.

При подаме возЬуждающего электрического напр жени на электроды 5 акустического преобразовател 1 последний излучает плоскую волну, котора падает на отражатели 2 и при отражении от них трансформируетс в сферическую волну, сход щуюс в общий фокус F, где получаетс высока интенсивность ультразвука. Это происходит из-за того, что используютс обе поверхности плоского акустического преобразовател t и двух плоски отражателей 2 с зонной структурой Френел . При этом из-за чередовани знака коэффициента отражени звуковых волн в зонах 3 .зонной структуры Френел происходит обращение фазы отраженной звуковой волны на 80° дл четных и нечетных зон, и это приводит к повышению эффекта фокусировки .When the exciting voltage is applied to the electrodes 5 of the acoustic transducer 1, the latter emits a plane wave that falls on the reflectors 2 and, when reflected from them, transforms into a spherical wave converging into a common focus F, where a high ultrasound intensity is obtained. This is due to the fact that both surfaces of the flat acoustic transducer t and two flat reflectors 2 with the Fresnel zone structure are used. In this case, due to the alternation of the sign of the reflection coefficient of sound waves in zones 3 of the Fresnel structure, the phase of the reflected sound wave reverses by 80 ° for even and odd zones, and this leads to an increase in the focus effect.

В качестве материала дл плоских зонных отражателей 2 могут быть использованы , например, пенопласт и металл, у которых коэффициенты отражени звука в воде соответственно близки к -1 и +1. Полукольцевые зоны склеиваютс между собой. Возможно также такое построение отражателе 2, когда один из материалов размещаетс в выточках другого. Еще возможен вариант построени отражател 2 из однородного мат ериала, когда соседние зоны Френел выполн ютс вAs a material for flat zone reflectors 2, for example, foam plastic and metal can be used, in which the reflection coefficients of sound in water, respectively, are close to -1 and +1. Semirings are glued together. Such a construction of the reflector 2 is also possible when one of the materials is placed in the undercuts of the other. Another possible variant is the construction of a reflector 2 of a homogeneous material, when adjacent Fresnel zones are performed in

77

виде выточек, глубина которых при отражении обеспечивает поворот фазы на 180Х Помимо акустического излучател Т пр моугольной формы возможно использование излучателей других фор например, в виде круглой пластины.В этом случае плоские зонные отражатели 3 тоже должны быть круглыми,вырезанными соответственно размерам излучател из усеченной зонной пластинки .in the form of undercuts, the depth of which, when reflected, ensures phase rotation by 180X In addition to the acoustic emitter T of a rectangular shape, it is possible to use emitters of other shapes, for example, in the form of a circular plate. In this case, the flat zone reflectors 3 should also be round, cut out according to the radiator dimensions from a truncated zone records

Таким образом, ультразвуковое фокусирующее устройство при простой, конструкции обеспечивает в широком диапазоне частот, в том числе и на относительно низких ультразвуковых частотах, высокую концентрацию энергии в фокальном п тне. Использование широкополосного акустического излучател позвол ет путем изменени частот перемещать фокальную точку по глубине.Thus, the ultrasound focusing device, with a simple design, provides a high concentration of energy in the focal spot in a wide range of frequencies, including at relatively low ultrasound frequencies. Using a broadband acoustic emitter allows you to move the focal point in depth by changing frequencies.

Claims

Invention Formula

An ultrasonic focusing device containing a reflector with alternating in sign reflection coefficients of sound waves, and an acoustic transducer located inside the reflector, characterized in that, in order to increase the concentration of acoustic energy in the device focus, the reflector is made of two parallel flat reflectors with portions in as a Fresnel band structure, and a flat acoustic transducer is located in the common focal plane of the reflectors.

Sources of information taken into account in the examination

one . Acoustic magazine. , issue. and, If C, p. .

2. USSR author's certificate №, cl. G 01 N 29/0, 11.07.77 (prototype).