RU2359265C1 - Ultrasonic introscopy device - Google Patents
Ultrasonic introscopy device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2359265C1 RU2359265C1 RU2008108611/28A RU2008108611A RU2359265C1 RU 2359265 C1 RU2359265 C1 RU 2359265C1 RU 2008108611/28 A RU2008108611/28 A RU 2008108611/28A RU 2008108611 A RU2008108611 A RU 2008108611A RU 2359265 C1 RU2359265 C1 RU 2359265C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ultrasonic
- lens
- flat object
- frequency
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в качестве устройства визуализации внутренних неоднородностей в плоской пластине при ее ультразвуковом зондировании с ее сканированием по ортогональным координатам относительно фокуса ультразвуковых волн.The invention relates to measuring technique and can be used as a device for visualizing internal heterogeneities in a flat plate during its ultrasonic sensing with its scanning along orthogonal coordinates relative to the focus of ultrasonic waves.
Одним из перспективных направлений визуализации ультразвуковых изображений является ультразвуковая топография, в основе которой лежит интерференционный метод записи, воспроизведения и преобразования звуковых полей. Методы акустической голографии используются в звуковидении - получении изображения объектов с помощью акустических волн, для получения амплитудно-фазовой структуры отраженных и рассеянных полей, измерения характеристик направленности акустических антенн, пространственно-временной обработки акустических сигналов, образующихся от преобразования соответствующих электрических сигналов (см., например, Свет В.Д. Методы акустической топографии, Л., 1976; Ахмед М., Ван К., Мидерелл А. Голография и ее применение в акустоскопии, пер. с англ., «ТИИЭР», 1979, т.67, с.25; Зуйкова Н.В., Свет В.Д. Об одном оптическом методе восстановления акустической голограммы точечного источника, расположенного в неоднородном волноводе, «Акустический журнал», 1981, т.27, с.513; Грегуш П., Звуковидение, пер. с англ., М., 1982). Самостоятельным разделом, основанным на использовании в том числе и акустической топографии, является томография, используемая в медицинской диагностике. Реконструктивная томография дает пространственное распределение параметров распространения звука - коэффициент затухания (аттенюационная модификация метода) или скорости звука (рефракционная модификация). В этом методе исследуемое сечение объекта прозвучивается многократно в различных направлениях, и информация о координатах прозвучивания и об ответных сигналах обрабатывается на ЭВМ, в результате чего на дисплее отображается реконструированная томограмма (см., например, Матаушек И. Ультразвуковая техника, пер. с нем., М., 1962).One of the promising areas of ultrasound imaging is ultrasound topography, which is based on the interference method of recording, reproducing and converting sound fields. Acoustic holography methods are used in sound vision - obtaining images of objects using acoustic waves, to obtain the amplitude-phase structure of reflected and scattered fields, to measure the directivity of acoustic antennas, spatio-temporal processing of acoustic signals generated from the conversion of the corresponding electrical signals (see, for example , Svet V.D. Methods of acoustic topography, L., 1976; Ahmed M., Van K., Meidell A. Holography and its application in acoustoscopy, trans. From English, “TIIER 1979, v.67, p.25; Zuykova N.V., Svet V.D. On one optical method for reconstructing the acoustic hologram of a point source located in an inhomogeneous waveguide, Acoustic Journal, 1981, v.27, p. 513; Gregush P., Sound-visualization, the lane with English, M., 1982). An independent section based on the use of acoustic topography as well is the tomography used in medical diagnostics. Reconstructive tomography gives the spatial distribution of sound propagation parameters — attenuation coefficient (attenuation modification of the method) or sound velocity (refractive modification). In this method, the studied section of the object is sounded repeatedly in different directions, and information on the coordinates of the sound and on the response signals is processed on a computer, as a result of which the reconstructed tomogram is displayed (see, for example, Mataushek I. Ultrasound technique, trans. With it. , M., 1962).
Широко используется в технике ультразвук - в дефектоскопии, звуколокации, для контроля технологических процессов, очистки поверхностей металлов от окислов, при пайке алюминия и точечной сварке микроконтактов при изготовлении больших интегральных схем, в биологии и медицине (см., например, Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике, пер. с нем., 2 изд., М., 1957; Михайлов И.Т., Соловьев В.А., Сырников Ю.П. Основы молекулярной акустики, М., 1964; Физическая акустика, пер. с англ., под ред. У.Мэзона, Р.Терстона, т.1-7, М., 1966-74; Зарембо Л.К., Красильников В.А. Введение в нелинейную акустику, М., 1966; Ультразвуковая технология, под ред. Б.А.Аграната, М., 1974; Викторов И.А. Звуковые поверхностные волны в твердых телах, М., 1981).It is widely used in ultrasound technology - in flaw detection, sonar, for process control, for cleaning metal surfaces from oxides, for brazing aluminum and spot welding of microcontacts in the manufacture of large integrated circuits, in biology and medicine (see, for example, Bergman L. Ultrasound and its application in science and technology, transl. from German, 2nd ed., M., 1957; Mikhailov I.T., Soloviev V.A., Syrnikov Yu.P. Fundamentals of molecular acoustics, M., 1964; Physical acoustics , transl. from English, under the editorship of W. Mason, R. Turston, vol. 1-7, M., 1966-74; Zarembo L.K., Krasilnik ov V.A. Introduction to nonlinear acoustics, M., 1966; Ultrasonic technology, under the editorship of B.A. Agranat, M., 1974; Viktorov I.A. Sound surface waves in solids, M., 1981).
Акустическая микроскопия - есть совокупность методов визуализации микроструктуры и формы малых объектов с помощью ультразвуковых и гиперзвуковых волн. Она включает в себя также методы измерения локальных характеристик упругих и вязких свойств объекта и их распределений по его поверхности или внутри объема. Акустическая микроскопия основана на том, что УЗ-волны, прошедшие, отраженные или рассеянные отдельными участками объекта, имеют различные характеристики (амплитуду, фазу и др.) в зависимости от локальных вязкоупругих свойств образца. Эти различия позволяют методами визуализации звуковых полей получать акустические изображения, восстанавливаемые компьютером на экране дисплея. В зависимости от способа преобразования акустических полей в видимое изображение различают сканирующую лазерную и сканирующую растровую акустическую микроскопию.Acoustic microscopy is a combination of methods for visualizing the microstructure and shape of small objects using ultrasonic and hypersonic waves. It also includes methods for measuring the local characteristics of the elastic and viscous properties of an object and their distributions over its surface or inside the volume. Acoustic microscopy is based on the fact that ultrasound waves transmitted, reflected or scattered by individual parts of the object have different characteristics (amplitude, phase, etc.) depending on the local viscoelastic properties of the sample. These differences allow sound field visualization methods to obtain acoustic images that are restored by the computer on the display screen. Depending on the method of converting acoustic fields into a visible image, scanning laser and scanning raster acoustic microscopy are distinguished.
Сканирующая лазерная акустическая микроскопия представляет собой разновидность акустической топографии, предназначенную для визуализации малых объектов. При облучении плоской УЗ-волной объекта, помещенного в жидкость, фронт волны после прохождения образца искажается из-за неоднородных фазовых задержек, а амплитуда изменяется в соответствии с неоднородностью коэффициента отражения и поглощения в объекте. Прошедшая волна падает на свободную поверхность жидкости и создает на ней поверхностный рельеф, соответствующий акустическому изображению объекта. Этот рельеф считывается световым лучом лазера и затем воспроизводится на экране дисплея после соответствующих преобразований амплитудно-фазового распределения сосчитанного световым пучком акустического рельефа. УЗ-микроскоп такого типа содержит излучающий УЗ-волну пьезоэлектрический преобразователь, через звукопровод связанный с наблюдаемым объектом, помещенным в иммерсионную жидкость. После прохождения объекта УЗ-волна создает на поверхности этой жидкости рельеф. На поверхность жидкости нанесена тонкая полупрозрачная пленка, которая деформируется вместе с жидкостью, повторяя ее рельеф. Луч лазера с помощью сканирующего устройства перемещается по поверхности пленки, частично отражаясь от нее. Отраженные углы от различных точек поверхности пленки отвечают созданному на ней рельефу, и с помощью фокусирующей оптики световой пучок воздействует на фотоприемник, предварительно проходя через оптический нож, преобразующий угловую модуляцию луча света в амплитудную. Видимое акустическое изображение объекта возникает на экране дисплея, развертка которого синхронизирована с движением лазерного луча по поверхности пленки. Другое аналогичное устройство визуализации строят на использовании прошедшего через объект лазерного луча, что позволяет сравнивать изображения, полученные при отражении и прохождении света через объект, получая при этом дополнительную информацию об объекте.Scanning laser acoustic microscopy is a type of acoustic topography designed to visualize small objects. When an object placed in a liquid is irradiated by a plane ultrasonic wave, the wave front is distorted after passing through the sample due to inhomogeneous phase delays, and the amplitude changes in accordance with the inhomogeneity of the reflection and absorption coefficients in the object. The transmitted wave falls on the free surface of the liquid and creates a surface relief on it, corresponding to the acoustic image of the object. This relief is read out by the laser light beam and then displayed on the display screen after corresponding transformations of the amplitude-phase distribution of the acoustic relief counted by the light beam. An ultrasound microscope of this type contains a piezoelectric transducer emitting an ultrasonic wave, through a sound duct connected to the observed object, placed in an immersion liquid. After the object passes, the ultrasonic wave creates a relief on the surface of this liquid. A thin translucent film is applied to the surface of the liquid, which deforms with the liquid, repeating its relief. Using a scanning device, the laser beam moves along the surface of the film, partially reflecting from it. The reflected angles from different points of the film surface correspond to the relief created on it, and using focusing optics, the light beam acts on the photodetector, after passing through an optical knife, which converts the angular modulation of the light beam into amplitude. A visible acoustic image of the object appears on the display screen, the scan of which is synchronized with the movement of the laser beam on the film surface. Another similar visualization device is built on the use of a laser beam transmitted through an object, which allows you to compare images obtained by reflecting and passing light through an object, while receiving additional information about the object.
Используемый в сканирующей лазерной акустической микроскопии способ визуализации не позволяет получать высокое разрешение. Такие микроскопы работают на частотах вплоть до нескольких сотен МГц и дают разрешение до 10 мкм. Достоинством таких микроскопов является возможность одновременного получения оптического и акустического изображений для их сравнения.The imaging method used in scanning laser acoustic microscopy does not allow obtaining high resolution. Such microscopes operate at frequencies up to several hundred MHz and give a resolution of up to 10 microns. The advantage of such microscopes is the ability to simultaneously obtain optical and acoustic images for comparison.
В сканирующей растровой акустической микроскопии сфокусированный в точку УЗ-пучок перемещается по объекту, изображение которого воссоздается по точкам в виде растра. Сфокусированная УЗ-волна, падая на образец, частично отражается от него, частично поглощается и рассеивается в нем, а частично проходит через него. Принимая ту или иную часть излучения, можно судить об акустических свойствах образца в области, размеры которой определяются размерами фокального пятна. Эти размеры согласно теории дифракции по порядку равны длине волны УЗ-колебаний в данной среде.In scanning raster acoustic microscopy, an ultrasound beam focused at a point moves through an object, the image of which is recreated by points in the form of a raster. The focused ultrasonic wave, incident on the sample, is partially reflected from it, partially absorbed and scattered in it, and partially passes through it. Accepting one or another part of the radiation, one can judge the acoustic properties of the sample in a region whose dimensions are determined by the size of the focal spot. According to the diffraction theory, these sizes are in order equal to the wavelength of ultrasonic vibrations in a given medium.
Известен ультразвуковой микроскоп сканирующего растрового типа (см., например, Березина С.И., Лямов В.Е., Солодов И.Ю. Акустическая микроскопия, «Вестник МГУ», сер. «Физика, Астрономия», 1977, т.18, №1, стр.3; а также Куайт К.Ф., Алталар А., Викрамасингхе Х.К. Акустическая микроскопия с механическим сканированием, «ТИИЭР», Обзор, 1979, т.67, № 8, р.5), содержащий излучающий УЗ-волну пьезоэлектрический преобразователь, связанный через звукопровод с собирающей акустической линзой, которая в последующем звукопроводе собирает УЗ-волны в фокус малых размеров. Такая акустическая линза может представлять собой сферическое углубление в звукопроводе на границе его раздела с иммерсионной жидкостью. Образец при этом помещают в фокальную плоскость акустической линзы и перемещают в этой плоскости вдоль двух ортогональных осей координат этой плоскости с помощью специального сканирующего устройства. УЗ-излучение после взаимодействия с объектом собирается второй сферической акустической линзой, конструкция которой аналогична первой, и через звукопровод возбуждает второй пьезоэлектрический преобразователь, на выходе которого образуется электрический сигнал с частотой УЗ-колебаний генератора, возбуждающего УЗ-колебания в первом преобразователе. Этим сигналом управляется яркость электронного луча дисплея, у которого развертка синхронизирована с движением сканирующего устройства с помещенным в него образцом. При этом на экране дисплея возникает акустическое изображение, которое определяется распределением по образцу его физических свойств (упругости, плотности, вязкости, толщины, анизотропии и т.д.).A known ultrasonic microscope is a scanning raster type (see, for example, Berezina S.I., Lyamov V.E., Solodov I.Yu. Acoustic microscopy, "Vestnik MSU", ser. "Physics, Astronomy", 1977, v. 18 , No. 1, p. 3; as well as Quait K.F., Altalar A., Wikramasinghe H.K. Acoustic Microscopy with Mechanical Scanning, TIIER, Obzor, 1979, vol. 67, No. 8, p. 5) containing a piezoelectric transducer emitting an ultrasonic wave, connected through a sound pipe to a collecting acoustic lens, which in the subsequent sound pipe collects ultrasonic waves into a small focus. Such an acoustic lens may be a spherical recess in the sound duct at the interface with the immersion fluid. The sample is placed in the focal plane of the acoustic lens and moved in this plane along two orthogonal coordinate axes of this plane using a special scanning device. Ultrasonic radiation after interaction with the object is collected by a second spherical acoustic lens, the design of which is similar to the first, and a second piezoelectric transducer is excited through the sound pipe, at the output of which an electric signal is generated with the frequency of ultrasonic vibrations of the generator, exciting ultrasonic vibrations in the first transducer. This signal controls the brightness of the electron beam of the display, in which the scan is synchronized with the movement of the scanning device with the sample placed in it. At the same time, an acoustic image appears on the display screen, which is determined by the distribution of its physical properties (elasticity, density, viscosity, thickness, anisotropy, etc.) along the sample.
В зависимости от того, какая часть излучения после взаимодействия с объектом регистрируется, различают акустические микроскопы «на отражение», «на прохождение», «темного поля». При использовании микроскопа «на прохождение» пара акустических линз должна отвечать условию совмещения их фокальных плоскостей. В режиме «на отражение» используется одна и та же акустическая линза как для зондирования объекта УЗ-волной, так и для приема отраженной от объекта УЗ-волны. Акустическое изображение в режиме «темного поля» создается лучами, рассеянными объектом, и для его получения приемную (вторую) линзу в конфокальной системе отклоняют от акустической оси системы так, чтобы она собирала рассеянные лучи. Имеется еще один режим приема УЗ-волн - нелинейный, основанный на приеме не на основной частоте УЗ-колебаний соответствующего генератора УЗ-колебаний, а на ее гармониках.Depending on what part of the radiation is detected after interaction with the object, acoustic microscopes are distinguished “for reflection”, “for transmission”, and “dark field”. When using a “pass through” microscope, a pair of acoustic lenses must meet the condition of combining their focal planes. In the “reflection” mode, the same acoustic lens is used both for probing an object with an ultrasonic wave and for receiving an ultrasonic wave reflected from an object. An acoustic image in the "dark field" mode is created by the rays scattered by the object, and to receive it, the receiving (second) lens in the confocal system is rejected from the acoustic axis of the system so that it collects the scattered rays. There is another mode of receiving ultrasonic waves - non-linear, based on reception not on the fundamental frequency of ultrasonic vibrations of the corresponding generator of ultrasonic vibrations, but on its harmonics.
Ближайшим аналогом (прототипом) заявляемому техническому решению может быть взят ультразвуковой микроскоп сканирующего растрового типа по патенту РФ № 2270997 того же автора, опубл. в бюл. № 6 от 27.02.2006, содержащий последовательно акустически связанные преобразователь УЗ-колебаний, звукопровод, акустическую линзу и иммерсионную среду, связанную с исследуемым объектом, помещенным в фокальную плоскость акустической линзы и перемещаемым в ней двухкоординатным сканирующим устройством, а также дисплей, развертка в котором соотнесена с работой двухкоординатного сканирующего устройства, и отличающийся тем, что в него включены последовательно соединенные генератор линейно-частотно-модулированных импульсов, коммутатор, широкополосный усилитель, согласованный фильтр на дисперсионной линии задержки, компенсирующий усилитель, амплитудный детектор, пороговое устройство, временной селектор и компьютер, подключенный выходом к дисплею, а также генератор синхронизирующих импульсов, выходы которого подключены к синхровходам генератора линейно-частотно-модулированных импульсов, коммутатора, временного селектора, двухкоординатного сканирующего устройства и компьютера, первый управляющий выход компьютера подключен ко второму входу временного селектора, второй - к управляющему входу двухкоординатного сканирующего устройства, выход которого соединен со вторым информационным входом компьютера, а второй вход-выход коммутатора соединен с преобразователем У3-колебаний.The closest analogue (prototype) of the claimed technical solution can be taken by an ultrasound microscope of a scanning raster type according to the patent of the Russian Federation No. 2270997 of the same author, publ. in bull. No. 6 dated February 27, 2006, containing a sequentially acoustically coupled ultrasonic vibrations transducer, a sound duct, an acoustic lens and an immersion medium connected to an object under investigation placed in the focal plane of an acoustic lens and moved by a two-coordinate scanning device in it, as well as a display in which a scan correlated with the work of a two-coordinate scanning device, and characterized in that it includes a series-connected linear frequency-modulated pulse generator, a switch, widely a band amplifier, a matched filter on the dispersion delay line, a compensating amplifier, an amplitude detector, a threshold device, a time selector and a computer connected by an output to the display, as well as a clock pulse generator, the outputs of which are connected to the clock inputs of a linear-frequency-modulated pulse generator, switch, temporary selector, two-axis scanning device and computer, the first control output of the computer is connected to the second input of the temporary selector, the second control input of the XY scanner whose output is connected to the second data input of the computer, and a second input-output switch is connected to the inverter U3-oscillations.
Недостатком известного устройства является его относительная сложность.A disadvantage of the known device is its relative complexity.
Указанный недостаток прототипа устранен в заявляемом техническом решении. Целью изобретения является упрощение конструкции устройства визуализации внутренних неоднородностей плоского объекта.The specified disadvantage of the prototype is eliminated in the claimed technical solution. The aim of the invention is to simplify the design of the device for visualizing the internal heterogeneities of a flat object.
Указанная цель достигается в заявляемом техническом решении - в устройстве ультразвуковой интроскопии, содержащем последовательно соединенные генератор тактовых импульсов и генератор линейно-частотно-модулированных (ЛЧМ) колебаний, ультразвуковую линзу, помещенную вместе с исследуемым плоским объектом и ультразвуковым приемным устройством в иммерсионную среду, причем фокус ультразвуковой линзы размещен в плоскости неоднородностей плоского объекта, связанного механически с двухкоординатным сканирующим устройством, соединенным с компьютером, подключенным к дисплею, и отличающемся тем, что в нем выход ЛЧМ генератора соединен с многоотводной линией задержки с n выходами, задержки между которыми распределены эквидистантно или по псевдослучайному коду и которые подключены через n канальных усилителей к n ультразвуковым преобразователям, объединенным в плоскую матрицу, ультразвуковые колебания которых поступают на ультразвуковую линзу коллинеарно ее оптической оси, а проходящие через зондируемый плоский объект ультразвуковые колебания поступают на вход ультразвукового приемного устройства, выход которого соединен с видеовходом компьютера, управляющий вход которого подключен ко второму выходу генератора тактовых импульсов.This goal is achieved in the claimed technical solution - in an ultrasonic introscopy device containing a series-connected clock pulse generator and a linear frequency-modulated (LFM) oscillator, an ultrasonic lens, placed together with the investigated flat object and an ultrasonic receiving device in an immersion medium, the focus being an ultrasonic lens is placed in the plane of inhomogeneities of a flat object mechanically coupled to a two-coordinate scanning device connected to A computer connected to the display, characterized in that the output of the LFM generator is connected to a multi-tap delay line with n outputs, the delays between which are distributed equidistantly or along a pseudo-random code and which are connected via n channel amplifiers to n ultrasonic transducers combined in a flat matrix whose ultrasonic vibrations arrive at the ultrasonic lens collinear to its optical axis, and the ultrasonic vibrations passing through the probed flat object enter the ultrasound input new receiving device, the output of which is connected to the video input of the computer, the control input of which is connected to the second output of the clock generator.
Достижение поставленной цели объясняется сокращением состава оборудования и упрощением процедуры обработки информационных сигналов. Кроме того, заявляемое техническое решение использует ранее не известное свойство точечного возбуждения волновым полем дислокации неоднородности зондируемой волновым полем среды, при котором энергия волнового поля концентрируется в форме ударной волны в строго локализованной области пространства.Achieving this goal is explained by a reduction in the composition of equipment and a simplification of the processing of information signals. In addition, the claimed technical solution uses a previously unknown property of the point excitation by a wave field of a dislocation of heterogeneity of a medium probed by a wave field, in which the wave field energy is concentrated in the form of a shock wave in a strictly localized region of space.
Устройство представлено на чертеже. Оно включает последовательно включенные генератор тактовых импульсов 1, ЛЧМ генератор 2, многоотводную линию задержки 3 с n выходами, блок n канальных усилителей 4, плоскую матрицу n ультразвуковых (УЗ) преобразователей 5, ультразвуковую линзу 6, оптическая ось которой ортогональна плоскости матрицы 5, плоский объект (пластину) 7 с внутренними неоднородностями, плоскость размещения которых совмещена с фокальной плоскостью ультразвукового объектива 7, ультразвуковое приемное устройство 8, компьютер 9 и дисплей (монитор) 10, а также связанное с компьютером двухкоординатное сканирующее устройство 11, управляющее положением плоского объекта 7, кроме того, управляющий вход компьютера 9 соединен со вторым выходом генератора тактовых импульсов 1. Пространство между плоской матрицей 5 и УЗ-приемным устройством 8 заполнено иммерсионной жидкостью, не указанной на чертеже, что снижает потери УЗ-колебаний в тракте их распространения.The device shown in the drawing. It includes sequentially connected clock generator 1, chirp generator 2, multi-tap delay line 3 with n outputs, block n channel amplifiers 4, a flat matrix n of ultrasonic (US) converters 5, an ultrasonic lens 6, the optical axis of which is orthogonal to the plane of the matrix 5, flat object (plate) 7 with internal heterogeneities, the plane of placement of which is aligned with the focal plane of the ultrasonic lens 7, an ultrasonic receiving device 8, a computer 9 and a display (monitor) 10, as well as associated with a com a two-coordinate scanning device 11 controlling the position of a flat object 7 by a computer, in addition, the control input of a computer 9 is connected to the second output of a clock 1. The space between the flat matrix 5 and the ultrasonic receiver 8 is filled with an immersion fluid not shown in the drawing, which reduces loss of ultrasonic vibrations in the path of their propagation.
Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.
Для решения поставленной задачи визуализации на экране дисплея 10 внутренних неоднородностей плоского объекта 7, например рисунка печати многослойной микросхемы в заданном ее слое или букв и цифр билета «беспроигрышной» лотереи, скрытых от «счастливчика» защитными покрытиями, необходимо создать УЗ-волновое поле значительной интенсивности в области локализации указанной внутренней неоднородности и при этом использовать режим «темнового поля» для реконструкции акустического изображения, создаваемого лучами, рассеянными на неоднородности, для чего акустическую линзу УЗ-приемного устройства 8 в конфокальной системе отклоняют от акустической оси так, чтобы она собирала рассеянные лучи при достаточной интенсивности акустической ударной волны, совмещенной в пространстве с заданной неоднородностью, что позволяет обрабатываемый сигнал очистить от помех, возникающих от взаимодействия УЗ-колебаний меньшей интенсивности с другими неоднородностями плоского объекта, расположенными до и после рассматриваемой неоднородности, совмещенной с фокальным пятном У3-линзы 6.To solve the problem of visualization on the display screen 10 of the internal inhomogeneities of a flat object 7, for example, a print pattern of a multilayer microcircuit in a given layer or letters and numbers of a ticket of a "win-win" lottery, hidden from the "lucky" by protective coatings, it is necessary to create an ultrasonic wave field of considerable intensity in the area of localization of the indicated internal inhomogeneity and at the same time use the “dark field” mode for reconstruction of the acoustic image created by the rays scattered by the inhomogeneity This is why the acoustic lens of the ultrasound receiving device 8 in the confocal system is deviated from the acoustic axis so that it collects scattered rays at a sufficient intensity of the acoustic shock wave combined in space with a given inhomogeneity, which allows the processed signal to be cleaned of interference arising from interaction Ultrasonic vibrations of lower intensity with other inhomogeneities of a flat object located before and after the considered inhomogeneity, combined with the focal spot of the U3 lens 6.
То обстоятельство, что в заявляемой схеме сканирующего типа используется акустическая короткофокусная УЗ-линза 6, приводит автоматически к росту концентрации УЗ-волны в фокальной плоскости этой линзы по сравнению с зонами до и после исследуемой неоднородности плоского объекта 7. Однако существенным для повышения концентрации УЗ-волны в области фокального пятна - диска Эйри - УЗ-линзы 6 является использование в заявляемом устройстве способа формирования ударной УЗ-волны, образующейся на заданном расстоянии от матрицы 5 УЗ-преобразователей (пьезоэлементов) в определенный момент времени, когда все n компонент УЗ-волны с разными частотами в сечении фокального пятна, то есть на исследуемой неоднородности плоского объекта 6, приходят в одной и той же фазе, то есть интенсивность УЗ-волны на неоднородности n-кратно возрастает.The fact that the claimed scanning-type scheme uses an acoustic short-focus ultrasonic lens 6 automatically leads to an increase in the concentration of the ultrasonic wave in the focal plane of this lens compared to the zones before and after the investigated inhomogeneity of a flat object 7. However, it is essential to increase the concentration of ultrasonic waves in the area of the focal spot - Airy disk - ultrasound lens 6 is the use in the inventive device of a method of forming a shock ultrasound wave generated at a given distance from the matrix 5 of the ultrasound transducer d (piezoelectric elements) at a certain point in time, when all n components of the ultrasonic wave with different frequencies in the cross section of the focal spot, that is, on the investigated inhomogeneity of a flat object 6, come in the same phase, that is, the intensity of the ultrasonic wave on the inhomogeneities n -increases.
Рассмотрим сущность формирования ударной УЗ-волны в фокальной плоскости У3-линзы 6. Пусть расстояние от плоскости матрицы 5 УЗ-преобразователей до фокального пятна УЗ-линзы 6 равно 2F, где F - фокусное расстояние этой линзы. При эффективном диаметре УЗ-линзы 6, равном D, и показателе преломления иммерсионной жидкости η любая точка матрицы 5 УЗ-преобразователей «равноудалена» от фокального пятна УЗ-линзы 6 с точки зрения времени распространения УЗ-волны Δt0={F+[F2+(D/2)2]1/2}/v, где v - скорость УЗ-волны в иммерсионной среде с показателем преломления η, который меньше показателя преломления для собирающей УЗ-линзы 6.Let us consider the essence of the formation of a shock ultrasound wave in the focal plane of a UV3 lens 6. Let the distance from the plane of the matrix of 5 ultrasound transducers to the focal spot of the ultrasound lens 6 be 2F, where F is the focal length of this lens. With the effective diameter of the ultrasound lens 6 equal to D and the refractive index of the immersion fluid η, any point of the matrix 5 of ultrasound transducers is “equidistant” from the focal spot of the ultrasound lens 6 from the point of view of the propagation time of the ultrasound wave Δt 0 = {F + [F 2 + (D / 2) 2 ] 1/2 } / v, where v is the speed of the ultrasonic wave in an immersion medium with a refractive index η, which is less than the refractive index for a collecting ultrasonic lens 6.
Пусть n ультразвуковых преобразователей матрицы 5 излучают колебания на разных частотах f1, f2, f3, … fn соответственно номерам этих преобразователей, но так, что в какой-то момент времени t0 начальные фазы φi всех этих колебаний одинаковы, например, φ1=φ2=φ3=…=φi=…=φn=0 при t=t0. Такое возможно в том случае, если указанные частоты находятся в целочисленнократных отношениях, в частности, f1=m1Δf, f2=m2Δf, f3=m3Δf, … fi=miΔf, … fn=mnΔf, где m1<m2<m3…<mi<…<mn - целые числа, Δf - частотный дискрет. Поскольку все излучаемые колебания гармонические и для каждого из колебаний оказывается справедливым уравнение ui(х, t)=Uicos(2πfit-kix), где Ui - амплитуда волны, ki=2π/λi=2πfi/v - волновое число, то фаза УЗ-колебаний для n пьезоизлучателей матрицы 5 φi=2πfi(t-x/v) может оказаться одинаковой для всех n УЗ-колебаний, например, равной φi(x,t)=0 (для i=1, 2, 3, … n) в плоскости фокального пятна УЗ-линзы 6, если t-x/v=0, то есть Δt0={F+[F2+(D/2)2]1/2}/v, и имеют место соотношения Δt0/f1=p1, Δt0/f2=p2, Δt0/f3=p3, … Δt0/fi=pi, … Δt0/fn=pn, где рn<рn-1<рn-2<Рn-3<…<рn-i<…<p1 - целые числа. С учетом соотношений fi=miΔf иLet n ultrasonic transducers of matrix 5 emit vibrations at different frequencies f 1 , f 2 , f 3 , ... f n according to the numbers of these transducers, but so that at some point in time t 0 the initial phases φ i of all these vibrations are the same, for example , φ 1 = φ 2 = φ 3 = ... = φ i = ... = φ n = 0 at t = t 0 . This is possible if the indicated frequencies are in integer-multiple relations, in particular, f 1 = m 1 Δf, f 2 = m 2 Δf, f 3 = m 3 Δf, ... f i = m i Δf, ... f n = m n Δf, where m 1 <m 2 <m 3 ... <m i <... <m n are integers, Δf is the frequency discrete. Since all the emitted oscillations are harmonic and for each of the oscillations the equation u i (x, t) = U i cos (2πf i tk i x), where U i is the wave amplitude, k i = 2π / λ i = 2πf i / v is the wave number, then the phase of ultrasonic vibrations for n piezoelectric radiators of the matrix 5 φ i = 2πf i (tx / v) may turn out to be the same for all n ultrasonic vibrations, for example, equal to φ i (x, t) = 0 (for i = 1, 2, 3, ... n) in the plane of the focal spot of the ultrasound lens 6, if tx / v = 0, that is, Δt 0 = {F + [F 2 + (D / 2) 2 ] 1/2 } / v , and the relations Δt 0 / f 1 = p 1 , Δt 0 / f 2 = p 2 , Δt 0 / f 3 = p 3 , ... Δt 0 / f i = p i , ... Δt 0 / f n = p n , where p n <p n-1 <p n-2 <P n-3 <... <p ni <... <p 1 are integers. Given the relations f i = m i Δf and
Δt0/fi=pi для всех значений индексов i=1, 2, 3, … n получаем уравнение связи Δt0/miΔf=pi или Δt0/Δf=mipi - целое число, поскольку произведение двух целых чисел - целое. Следовательно, при заданном удалении плоскости фокального пятна УЗ-линзы 6 от плоскости матрицы 5 УЗ-преобразователей F+[F2+(D/2)2]1/2 можно определить величину частотного дискрета Δf, полагая, в первом приближении, что скорость распространения УЗ-волны в иммерсионной жидкости v не изменяется с изменением частоты УЗ-колебаний в заданной спектральной области, то есть имеем Δf=Δt0/R, где R=mipi=const(i) - целое число. Соблюдение указанных условий означает, что в плоскости фокального пятна возникает синфазное, в течение короткого промежутка времени, наложение УЗ-колебаний в одной фазе, что определяет резкое возрастание амплитуды УЗ-колебаний в плоскости фокального пятна, то есть на исследуемой неоднородности плоского объекта 7 действует ударная волна, создающая достаточно сильное рассеяние.Δt 0 / f i = p i for all values of indices i = 1, 2, 3, ... n we obtain the equation of communication Δt 0 / m i Δf = p i or Δt 0 / Δf = m i p i is an integer, since the product two integers - an integer. Therefore, for a given distance of the plane of the focal spot of the ultrasound lens 6 from the plane of the matrix 5 of ultrasound transducers F + [F 2 + (D / 2) 2 ] 1/2, we can determine the frequency discrete Δf, assuming, in a first approximation, that the propagation velocity Ultrasonic waves in an immersion fluid v does not change with a change in the frequency of ultrasonic vibrations in a given spectral region, that is, we have Δf = Δt 0 / R, where R = m i p i = const (i) is an integer. Observance of the indicated conditions means that in the plane of the focal spot, in-phase, over a short period of time, superposition of ultrasonic vibrations in one phase occurs, which determines a sharp increase in the amplitude of ultrasonic vibrations in the plane of the focal spot, that is, shock is affected on the investigated inhomogeneity of a plane object 7 wave, creating a sufficiently strong scattering.
При этом в сечениях плоского объекта 7 до и после сечения, связанного с плоскостью фокального пятна, интенсивность УЗ-колебаний существенно ослабляется не только за счет угловой дивергенции излучения, но и за счет сложения УЗ-волн от n УЗ-преобразователей с разными фазами. Поэтому рассеяние от других неоднородностей плоского объекта 7 вне фокального пятна УЗ-линзы 6 является весьма слабым либо вообще отсутствует. Это способствует избирательному по пространству обнаружению неоднородностей плоского объекта при его сканировании в заданной плоскости по взаимно ортогональным координатам Y и Z под действием двухкоординатного сканирующего устройства 11 с управлением от компьютера 9.Moreover, in the sections of a flat object 7 before and after the section associated with the plane of the focal spot, the intensity of ultrasonic vibrations is significantly weakened not only due to angular divergence of radiation, but also due to the addition of ultrasonic waves from n ultrasonic transducers with different phases. Therefore, scattering from other inhomogeneities of a planar object 7 outside the focal spot of the ultrasound lens 6 is very weak or even absent. This contributes to the spatial-selective detection of inhomogeneities of a flat object when it is scanned in a given plane along mutually orthogonal coordinates Y and Z under the action of a two-coordinate scanning device 11 controlled by computer 9.
При заданных значениях Δt0 и n можно определить диапазон целых чисел {m} и {p} с учетом того, что R=mipi=const(i) - целое число. Так, для частоты fi имеем соотношение f1=m1Δf=Δt0/p1, откуда видно, что с ростом чисел {m} в такое же число раз уменьшаются числа {p}. Если m1=f1/Δf, то m2=m1+1, m3=m1+2, …, mn=m1+n-1 и при этом значения чисел {p} соответственно равны: рn=m1=f1/Δf, рn-1=m1-1, рn-2=m1-2, … р2=m1-n-2, p1=m1-n-1. При этом получаем f2=m2Δf=f1+Δf, f3=m3Δf=f1+2Δf, … fn=mnΔf=f1+(n-1)Δf. Если f1>>(n-1)Δf, то диапазон частотной перестройки рассматривается как узкополосный, в пределах которого скорость v распространения УЗ-колебаний можно, в первом приближении, считать не зависящей от частоты колебаний.For given values of Δt 0 and n, it is possible to determine the range of integers {m} and {p}, taking into account the fact that R = m i p i = const (i) is an integer. So, for the frequency f i we have the relation f 1 = m 1 Δf = Δt 0 / p 1 , whence it can be seen that with the growth of numbers {m} the numbers {p} decrease by the same number of times. If m 1 = f 1 / Δf, then m 2 = m 1 +1, m 3 = m 1 +2, ..., m n = m 1 + n-1 and the values of the numbers {p} are respectively equal: p n = m 1 = f 1 / Δf, p n-1 = m 1 -1, p n-2 = m 1 -2, ... p 2 = m 1 -n-2, p 1 = m 1 -n-1. In this case, we obtain f 2 = m 2 Δf = f 1 + Δf, f 3 = m 3 Δf = f 1 + 2Δf, ... f n = m n Δf = f 1 + (n-1) Δf. If f 1 >> (n-1) Δf, then the frequency tuning range is considered narrow-band, within which the propagation speed v of ultrasonic vibrations can, in a first approximation, be considered independent of the oscillation frequency.
Указанные выше значения чисел {m} и {p} определяют эквидистантное распределение частот в n УЗ-колебаниях, излучаемых с матрицы 5. Эквидистантность распределения частот минимизирует полное время задержки в многоотводной линии задержки 3. Величина задержки между любыми двумя смежными выходами этой линии ΔτЭКВ=Δf/(dfЛЧМ/dt), где fЛЧМ(t) - текущее значение частоты на выходе ЛЧМ генератора 2 - линейная функция времени, рабочий диапазон которой для эквидистантного распределения задержек в многоотводной линии задержки 3 включает частоты от f1 до fn, то есть занимает полосу спектра, несколько превышающую разность fn-f1=(n-1)Δf. Перестройка частоты в заданном диапазоне занимает время τЛЗ=(n-1)Δf/(dfЛЧМ/dt), а база В такого ЛЧМ сигнала равна В=τЛЗ·(fn-f1)=[(n-1)Δf]2/(dfЛЧМ/dt), а с учетом того, что dfЛЧМ/dt=Δf/ΔτЭКВ, база ЛЧМ сигнала В равна В=(n-1)2Δf ΔτЭКВ. При этом в парциальной задержке ΔτЭКВ укладывается целый период дискрета частоты Δf, следовательно, имеем Δf ΔτЭКВ=1, и В=(n-1)2, то есть база сигнала растет пропорционально квадрату числа выходов в многоотводной линии задержки 3 (без единицы).The above values of the numbers {m} and {p} determine the equidistant frequency distribution in n ultrasonic vibrations emitted from the matrix 5. The equidistance frequency distribution minimizes the total delay time in the multi-tap delay line 3. The delay between any two adjacent outputs of this line is Δτ ECV = Δf / (df LFM / dt), where f LFM (t) is the current value of the frequency at the output of the LFM generator 2 is a linear function of time, the working range of which for the equidistant distribution of delays in the multi-tap delay line 3 includes frequencies from f 1 to f n then there is a band of the spectrum slightly exceeding the difference f n -f 1 = (n-1) Δf. Frequency tuning in a given range takes the time τ LZ = (n-1) Δf / (df LFM / dt), and the base B of such a LFM signal is equal to B = τ LZ · (f n -f 1 ) = [(n-1) Δf] 2 / (df LFM / dt), and taking into account the fact that df LFM / dt = Δf / Δτ EQ , the base of the LFM signal B is equal to B = (n-1) 2 Δf Δτ EQ . Moreover, in the partial delay Δτ ECV, the whole period of the frequency discrete Δf fits, therefore, we have Δf Δτ ECV = 1, and B = (n-1) 2 , that is, the signal base grows in proportion to the square of the number of outputs in the multi-tap delay line 3 (without unit )
С учетом переходных процессов установления линейного во времени изменения частоты в ЛЧМ генераторе 2 частота запускающих его работу импульсов в генераторе тактовых импульсов 1 FЗАП=1,2/τЛЗ=1,2 Δf/(n-1), и с такой частотой в устройстве происходит последовательное смещение плоского объекта 7 с помощью двухкоординатного сканирующего устройства 11 по строкам и кадру некоторой площадки указанного объекта с величиной элементарного сдвига, равного радиусу фокального пятна (диска Эйри) rФП=1,22λF/D. Поскольку для короткофокусной У3-линзы 6 имеем соотношение F<D, то можно приблизительно считать, что радиус фокального пятна rФП≈λ≈v/fcp, где fcp=(f1+fn)/2 - среднее значение частоты сигнала ЛЧМ генератора 2. При этом однократный обзор поверхности S0 плоского объекта 7 произойдет за время ТОБЗ=(S0/λ2)(n-1)/1,2Δf. При этом осуществляется растровая развертка поверхности S0 плоского объекта 7. Так, если указанная поверхность представляет собой квадрат, то число строк в кадре и число элементов разложения по строке равны соответственно S0 1/2/λ.Taking into account transient processes of establishing a linear time-varying frequency change in the LFM generator 2, the frequency of the pulses starting it in the clock generator 1 F ZAP = 1.2 / τ LZ = 1.2 Δf / (n-1), and with such a frequency in The device sequentially displaces a flat object 7 using a two-coordinate scanning device 11 along the lines and frame of a certain area of the indicated object with an elementary shift equal to the radius of the focal spot (Airy disk) r FP = 1.22λF / D. Since for short-focus U3 lens 6 we have the relation F <D, we can approximately assume that the radius of the focal spot r FP ≈λ≈v / f cp , where f cp = (f 1 + f n ) / 2 is the average value of the signal frequency The LFM of the generator 2. In this case, a single survey of the surface S 0 of the flat object 7 will occur during the time T SSC = (S 0 / λ 2 ) (n-1) / 1,2Δf. In this case, a raster scan of the surface S 0 of the flat object 7 is carried out. So, if the indicated surface is a square, then the number of lines in the frame and the number of decomposition elements per line are equal to S 0 1/2 / λ.
Результаты принимаемого рассеянного сигнала в УЗ приемном устройстве 8 поступают на видеовход компьютера 9, синхронизированного с работой двухкоординатного сканирующего устройства 11 по сигналам генератора тактовых импульсов 1, в результате чего на экране дисплея образуется картина распределения интенсивностей рассеянного неоднородностями сигнала, расположенными на плоскости, совмещенной с фокальным пятном УЗ-линзы 6, то есть возникает картина дислокации этих неоднородностей, например чертеж печати соответствующего слоя в многослойной интегральной схеме или цифра или буква в рассматриваемой клетке лотерейного билета.The results of the received scattered signal in the ultrasonic receiving device 8 are fed to the video input of the computer 9, synchronized with the operation of the two-coordinate scanning device 11 according to the signals of the clock generator 1, as a result of which the intensity distribution pattern of the scattered signal with inhomogeneities located on a plane aligned with the focal spot ultrasound lens 6, that is, there is a picture of the dislocation of these inhomogeneities, for example, a print drawing of the corresponding layer in a multilayer Second integrated circuit or a number or letter in the given cell of a lottery ticket.
Управление по глубине поиска неоднородностей осуществляется на этапе настройки устройства путем микроскопического перемещения плоского объекта 7 по координате X, то есть вдоль направления оптической оси УЗ-линзы 6. Это позволяет переходить к обзору от одного слоя многослойной интегральной схемы к другому ее слою.Control over the depth of the search for inhomogeneities is carried out at the stage of adjusting the device by microscopic movement of a flat object 7 along the X coordinate, that is, along the direction of the optical axis of the ultrasound lens 6. This allows you to go to the overview from one layer of a multilayer integrated circuit to another layer.
Повышение вероятности правильного представления рисунка исследуемого сканированием слоя внутри плоского объекта 7 достигается за счет многократного повторения растрового сканирования одного и того же слоя плоского объекта с последующим статистическим усреднением полученных результатов, что обеспечивается соответствующей программой расчета в компьютере 9, в том числе и при изменении отклонения УЗ-линзы от акустической оси в УЗ приемном устройстве 8 при каждом повторении растрового сканирования.An increase in the likelihood of a correct representation of the pattern studied by scanning a layer inside a flat object 7 is achieved by repeatedly repeating a raster scan of the same layer of a flat object with subsequent statistical averaging of the results, which is provided by the corresponding calculation program in computer 9, including when the deviation of the ultrasound is changed lenses from the acoustic axis in the ultrasonic receiving device 8 at each repetition of a raster scan.
Отметим, что воздействие на исследуемый плоский объект 7 УЗ-колебаний не приводит к какому-либо нарушению целостности этого объекта, а помещение его в иммерсионную жидкость также не сказывается на свойствах объекта, например, при применении в качестве иммерсионной жидкости ртути, не смачивающей исследуемый объект.It should be noted that exposure to the investigated flat object 7 of ultrasonic vibrations does not lead to any violation of the integrity of this object, and its placement in the immersion liquid also does not affect the properties of the object, for example, when mercury is used as an immersion liquid that does not wet the studied object .
Рассмотрим один из примеров реализации заявляемого устройства.Consider one example of the implementation of the claimed device.
Пусть в устройстве используется многоотводная линия задержки 3 с числом выходов n=100 и парциальной задержкой ΔτЭКВ=1 мкс. Это означает, что Δf=1 МГц, а рабочий диапазон перестройки частоты в ЛЧМ генераторе 2 соответствует полосе в 99 МГц. При этом частота в генераторе тактовых импульсов 1 выбирается равной FЗАП=1,2Δf/(n-1)≈12 кГц. Пусть частота в ЛЧМ генераторе 2 изменяется в пределах 840…960 МГц, так что f1=850 МГц и fn=949 МГц, то есть имеем m1=850 и mn=949, то есть {m}>>n. При скорости УЗ-колебаний v=1500 м/с для средней длины волны УЗ-излучения имеем величину λСР=1500/900·106=1,67 мкм, которая приблизительно соответствует радиусу диска Эйри, если F/D<0,8. Тогда площадка S0=1 см2 будет просканирована за время ТОБЗ=(S0/λ2)(n-1)/1,2 Δf=29,58 с, то есть приблизительно за половину минуты. При усреднении результатов сканирования при двадцати циклах достоверная информация о картине исследуемого слоя получается всего за 10 минут, то есть производительность устройства выражается как 0,1 см2/мин. Так, разгадывание билета «беспроигрышной» лотереи из 20 цифр и букв потребует около 200 минут времени, а с учетом предварительной настройки устройства - не более 4 часов. В сутки можно таким путем «выиграть» до 6 автомобилей…, либо полностью расшифровать структуру СБИС, созданную на предприятиях компании Microsoft мультимиллиардера Билла Гейтца.Let the device use a multi-tap delay line 3 with the number of outputs n = 100 and a partial delay Δτ ECV = 1 μs. This means that Δf = 1 MHz, and the operating frequency tuning range in the LFM generator 2 corresponds to a band of 99 MHz. In this case, the frequency in the clock generator 1 is selected equal to F ZAP = 1.2Δf / (n-1) ≈12 kHz. Let the frequency in the LFM oscillator 2 varies within 840 ... 960 MHz, so that f 1 = 850 MHz and f n = 949 MHz, that is, we have m 1 = 850 and m n = 949, that is, {m} >> n. At a speed of ultrasonic vibrations v = 1500 m / s for an average wavelength of ultrasonic radiation, we have the value λ CP = 1500/900 · 10 6 = 1.67 μm, which approximately corresponds to the radius of the Airy disk if F / D <0.8 . Then the site S 0 = 1 cm 2 will be scanned for the time T SSC = (S 0 / λ 2 ) (n-1) / 1.2 Δf = 29.58 s, that is, in about half a minute. When averaging the results of scanning at twenty cycles, reliable information about the pattern of the studied layer is obtained in just 10 minutes, that is, the productivity of the device is expressed as 0.1 cm 2 / min. So, guessing a ticket of a “win-win” lottery of 20 numbers and letters will require about 200 minutes of time, and taking into account the device’s pre-configuration, no more than 4 hours. You can “win” up to 6 cars a day this way ... or you can completely decrypt the VLSI structure created at the Microsoft enterprises by multimillionaire Bill Geitz.
Теоретический анализ показывает, что при эквидистантном распределении задержек в многоотводной линии задержки 3 ударная волна - короткий импульс УЗ-поля - имеет боковые лепестки достаточно большой интенсивности, что снижает отношение сигнал/шум на входе решающего устройства (алгоритма обнаружения) и приводит к необходимости повторения сканирования по нескольку раз для статистического усреднения результатов сканирования одного и того же слоя плоского объекта. Добиться снижения уровня боковых лепестков в сигнале-отклике на выходе УЗ приемного устройства 8 можно путем использования многоотводной линии задержки 3 с неэквидистантным распределением задержек по псевдослучайному бинарному коду [1-3]. Это приведет при том же числе выходов линии к увеличению полной задержки в ней, так как бинарный псевдослучайный код содержит достаточно большое количество нулей, кроме единиц как действующих сигналов. Если число нулей, например, приблизительно равно числу единиц в таком коде, то общая задержка в линии удваивается по сравнению с линией задержки с эквидистантным распределением парциальных задержек ΔτЭКВ, однако это усложнение многоотводной линии задержки (за счет увеличения длины ее звукопровода) компенсируется снижением уровня боковых лепестков в сигнале-отклике УЗ приемного устройства 8. При этом выбор того или иного варианта построения устройства осуществляется из конъюнктурных соображений.Theoretical analysis shows that for an equidistant distribution of delays in a multi-tap delay line 3, the shock wave — a short pulse of the ultrasonic field — has side lobes of sufficiently high intensity, which reduces the signal-to-noise ratio at the input of the resolver (detection algorithm) and leads to the need to repeat the scan several times for statistical averaging of the scan results of the same layer of a flat object. To achieve a reduction in the level of side lobes in the response signal at the output of the ultrasonic receiving device 8, it is possible to use a multi-tap delay line 3 with an unequal distribution of the delays along the pseudo-random binary code [1-3]. This will lead, with the same number of line outputs, to an increase in the total delay in it, since the binary pseudo-random code contains a sufficiently large number of zeros, except for units as active signals. If the number of zeros, for example, is approximately equal to the number of units in such a code, then the total delay in the line is doubled compared to the delay line with an equidistant distribution of partial delays Δτ ECV , however, this complication of the multi-tap delay line (due to an increase in the length of its sound duct) is compensated by a decrease in the level side lobes in the response signal of the ultrasound of the receiving device 8. In this case, the choice of one or another version of the device is carried out from market considerations.
ЛитератураLiterature
1. А.Гилл, Линейные последовательностные машины. Анализ, синтез, применение, пер.с англ. под ред. Я.З.Цыпкина, М., «Наука», 1974.1. A. Gill, Linear sequential machines. Analysis, synthesis, application, transl. From English. under the editorship of Ya.Z. Tsypkina, M., “Science”, 1974.
2. Я.Д.Ширман, Разрешение и сжатие сигналов, М., Сов. радио, 1974.2. Ya. D. Shirman, Resolution and compression of signals, M., Sov. Radio, 1974.
3. Ч.Кук, М.Бернфельд, Радиолокационные сигналы, пер. с англ., М., Сов. радио, 1974.3. C. Cook, M. Bernfeld, Radar signals, trans. with English., M., Sov. Radio, 1974.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008108611/28A RU2359265C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Ultrasonic introscopy device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008108611/28A RU2359265C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Ultrasonic introscopy device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2359265C1 true RU2359265C1 (en) | 2009-06-20 |
Family
ID=41026020
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008108611/28A RU2359265C1 (en) | 2008-03-04 | 2008-03-04 | Ultrasonic introscopy device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2359265C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451291C1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-05-20 | Олег Фёдорович Меньших | Ultrasonic microscope |
| RU2451290C1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-05-20 | Олег Фёдорович Меньших | Method of reading closed documents |
| RU2491535C1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-08-27 | Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" | Ultrasound immersion two-element converter |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU359025A1 (en) * | DEVICE FOR ULTRASOUND RESEARCH | |||
| SU563619A1 (en) * | 1974-03-05 | 1977-06-30 | Предприятие П/Я Р-6303 | Apparatus for material structure ultrasonic control |
| US4297886A (en) * | 1979-06-15 | 1981-11-03 | Anikeev Yakov F | Ultrasonic flaw detector for immersion testing of articles |
| US6234025B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-05-22 | Sandia Corporation | Ultrasonic inspection apparatus and method using a focused wave device |
| RU2270997C1 (en) * | 2005-02-15 | 2006-02-27 | Олег Фёдорович Меньших | Ultrasound microscope |
-
2008
- 2008-03-04 RU RU2008108611/28A patent/RU2359265C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU359025A1 (en) * | DEVICE FOR ULTRASOUND RESEARCH | |||
| SU563619A1 (en) * | 1974-03-05 | 1977-06-30 | Предприятие П/Я Р-6303 | Apparatus for material structure ultrasonic control |
| US4297886A (en) * | 1979-06-15 | 1981-11-03 | Anikeev Yakov F | Ultrasonic flaw detector for immersion testing of articles |
| US6234025B1 (en) * | 1999-03-29 | 2001-05-22 | Sandia Corporation | Ultrasonic inspection apparatus and method using a focused wave device |
| RU2270997C1 (en) * | 2005-02-15 | 2006-02-27 | Олег Фёдорович Меньших | Ultrasound microscope |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2451290C1 (en) * | 2011-02-15 | 2012-05-20 | Олег Фёдорович Меньших | Method of reading closed documents |
| RU2451291C1 (en) * | 2011-02-22 | 2012-05-20 | Олег Фёдорович Меньших | Ultrasonic microscope |
| RU2491535C1 (en) * | 2011-12-22 | 2013-08-27 | Открытое акционерное общество Акционерная компания по транспорту нефти "Транснефть" | Ultrasound immersion two-element converter |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Hamilton et al. | High frequency ultrasound imaging with optical arrays | |
| Stratoudaki et al. | Laser induced ultrasonic phased array using full matrix capture data acquisition and total focusing method | |
| EP0012262B1 (en) | Apparatus and method for acoustically examining a microscopic portion of an object | |
| US4012951A (en) | Acoustic examination methods and apparatus | |
| US5615675A (en) | Method and system for 3-D acoustic microscopy using short pulse excitation and 3-D acoustic microscope for use therein | |
| TW475982B (en) | Acoustic microscope | |
| da Fonseca et al. | Scanning Acoustic Microscopy—recent applications in materials science | |
| CN107356320A (en) | A kind of impulse ultrasound sound field detection means and method | |
| Martin et al. | Rapid spatial mapping of focused ultrasound fields using a planar Fabry–Pérot sensor | |
| GB1590764A (en) | Real time display device for ultrasonic echography apparatus using an acousto-optical interaction medium | |
| US4694699A (en) | Acoustic microscopy | |
| Sonoda et al. | Measurement of low-frequency ultrasonic waves by Fraunhofer diffraction | |
| JPS6035254A (en) | sonic microscope | |
| US3969578A (en) | Visual display of ultrasonic radiation pattern | |
| RU2359265C1 (en) | Ultrasonic introscopy device | |
| Hamilton et al. | Optical arrays for high frequency ultrasound imaging | |
| JPS60218062A (en) | Method of displaying elastic parameter of object surface | |
| Klann et al. | Measurement of spatial cross sections of ultrasound pressure fields by optical scanning means | |
| RU2270997C1 (en) | Ultrasound microscope | |
| Ing et al. | Directivity patterns of a moving thermoelastic source in solid media | |
| Yamaguchi et al. | Probing focused sound fields using optical-beam deflection method | |
| Korkh et al. | Scanning acoustic microscope for visualization of microflaws in solids | |
| Jia et al. | Characterization of pulsed ultrasound using optical detection in Raman-Nath regime | |
| RU2451291C1 (en) | Ultrasonic microscope | |
| Wickramasinghe | Acoustic microscopy: present and future |