|
| На основании пункта 1 статьи 1366 части четвертой Гражданского кодекса Российской Федерации патентообладатель обязуется заключить договор об отчуждении патента на условиях, соответствующих установившейся практике, с любым гражданином Российской Федерации или российским юридическим лицом, кто первым изъявил такое желание и уведомил об этом патентообладателя и федеральный орган исполнительной власти по интеллектуальной собственности. |
|
(21), (22) Заявка: 2004100291/28, 12.01.2004
(24) Дата начала отсчета срока действия патента:
12.01.2004
(43) Дата публикации заявки: 20.06.2005
(46) Опубликовано: 10.07.2008
(56) Список документов, цитированных в отчете о
поиске:
SU 808866 A1, 28.02.1981. SU 1670425 A1, 15.08.1991. SU 1538057 A1, 23.01.1990. JP 2001289706 A, 19.10.2001. US 4781199 A, 01.11.1988.
Адрес для переписки:
129278, Москва, Рижский пр., 11, кв.1, Б.С. Мельникову
|
(72) Автор(ы):
Калинина Елена Петровна (RU)
(73) Патентообладатель(и):
Калинина Елена Петровна (RU)
|
(54) ИЗМЕРИТЕЛЬ СКОРОСТИ ЗВУКА В НЕОДНОРОДНЫХ СРЕДАХ
(57) Реферат:
Изобретение относится к области импульсной акустической измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости звука в неоднородных средах, преимущественно для томографии. Измеритель скорости звука в неоднородных средах содержит приемоизлучающий акустический преобразователь 1, импульсный генератор 3, приемный усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок микропроцессора 6 и блок выдачи данных 7. Техническим результатом изобретения является расширение функциональных возможностей. Устройство обеспечивает получение значений скоростей звука в каждой из однородных сред, составляющих исследуемую неоднородную среду, путем использования единственного зондирующего акустического импульса. 1 ил.
Изобретение относится к области импульсной акустической измерительной техники и может быть использовано для измерения скорости звука в неоднородных средах, преимущественно для томографии.
Известно устройство для измерения скорости ультразвуковых колебаний в образцах [1], содержащее в качестве исследуемой среды однородный образец, синхронизатор, возбуждающий генератор, линию задержки, пьезоизлучатель, измерительный триггер, пьезоприемник, усилитель, селектор, амплитудный дискриминатор, схему запоминания, преобразователь время-напряжение, индикатор и самописец. Недостатком устройства является невозможность измерения скорости звука в неоднородных средах.
Известно устройство для измерения времени распространения ультразвуковых колебаний [2], содержащее в качестве исследуемой среды однородную среду с флюктуирующими акустическими параметрами, генератор, излучатель, приемник ультразвуковых колебаний, два селектора, схему памяти, амплитудный дискриминатор и измеритель временного интервала. Недостатком устройства является невозможность измерения скорости звука в неоднородных средах.
Известен измеритель скорости звука в жидких средах [3], содержащий в качестве исследуемой среды однородную жидкую среду с флюктуирующими акустическими параметрами, импульсный генератор, приемоизлучающий акустический преобразователь, акустический отражатель, приемный усилитель, временной селектор, аналого-цифровой преобразователь, схему памяти, цифровое вычислительное устройство, тактовый генератор, блок управления и блок выдачи данных. Недостатком устройства является невозможность измерения скорости звука в неоднородных средах.
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемым устройством, состоит в расширении функциональных возможностей за счет получения значений скоростей звука в каждой из однородных сред, составляющих исследуемую неоднородную среду, путем использования единственного зондирующего акустического импульса.
Технический результат обеспечивается тем, что в устройстве, содержащем последовательно соединенные приемоизлучающий акустический преобразователь и приемный усилитель, импульсный генератор, выход которого соединен с входом приемного усилителя, аналого-цифровой преобразователь и блок выдачи данных, приемный усилитель выполнен с возможностью управления его коэффициентом усиления, блок выдачи данных выполнен по меньшей мере с двумя индикаторами значений скоростей звука, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом приемного усилителя, введен блок микропроцессора, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый порт выхода соединен с управляющим входом импульсного генератора, второй порт выхода соединен с управляющим входом приемного усилителя, а третий порт выхода соединен с входом блока выдачи данных.
Структурная схема устройства приведена на чертеже.
Устройство содержит в качестве исследуемой среды неоднородную среду 1, приемоизлучающий акустический преобразователь 2, импульсный генератор 3, приемный усилитель 4, аналого-цифровой преобразователь 5, блок 6 микропроцессора и блок 7 выдачи данных.
Измеритель скорости звука в неоднородных средах работает следующим образом. На исследуемую неоднородную среду 1, состоящую из слоев однородных материалов, например “металл-керамика-металл” или “мягкие биоткани-кость-биоткани”, направляется по нормали к ее поверхности зондирующий акустический импульс приемоизлучающего акустического преобразователя 2, возбужденного видеоимпульсом импульсного генератора 3 в момент времени t0 по управляющему сигналу с соответствующего выхода блока 6 МП. Зондирующий акустический импульс проходит последовательно со скоростями v1, v2, v3, … слои однородных материалов, толщина которых b1, b2, b3, …, причем от каждой границы слоев часть энергии зондирующего акустического импульса отражается, поступает на приемоизлучающий акустический преобразователь 2, на выходе которого формируются в моменты времени t1, t2, t3, … электрические радиоимпульсы, которые усиливаются в приемном усилителе 4 с коэффициентом усиления, определяемым управляющим сигналом с соответствующего выхода блока 6 МП, и после оцифровки в АЦП 5 поступают на вход блока 6 МП, в котором производятся вычисления скоростей звука v1, v2, v3, … в соответствующих однородных материалах, значения которых поступают для индикации на блок 7 выдачи данных. Для повышения точности измерений расчеты в блоке 6 МП могут производиться по нескольким последовательным зондирующим импульсам с использованием статистических методов.
Измеритель скорости звука в неоднородных средах может быть выполнен из типовых модулей и на доступной элементной базе. Конструктивное выполнение ряда блоков может совпадать или включать конструкции того же функционального назначения прототипа и аналогов. Например, блоки 2, 3, 5 могут совпадать по конструкции с блоками 2, 1, 6 прототипа. Блоки 4 и 7 могут в основном совпадать с конструкциями блоков 4 и 12, дополненными указанными выше возможностями. Конструкция блока 6 МП и его программное обеспечение определяются функциональным назначением и являются типовыми, известными либо очевидными из уровня техники в применяемых временном и частотном диапазонах. Например, вычислительная часть программы блока 6 МП может быть выполнена с применением стандартной программы Minerr:
| 1. |
v1o:=1540 |
v2o:=4080 |
v3o:=1540 |
| 2. |
b1:=0.02 |
b2:=0.01 |
b3:=0.01 |
| 3. |
t1:=0.00002597 |
t2:=0.00003087 |
t3:=0.00004386 |
| 4. |
v1:=1000 |
v2:=1000 |
v3:=1000 |
| 5. |
Given |
| 6. |
|
| 7. |
Z:=Minerr(v1, v2, v3) |
| 8. |
|
| 9. |
|
Программа предназначена для исследования неоднородной среды, состоящей из трех слоев материалов, например, “биоткань-кость-биоткань” (условно – “запястье руки”). Операторы в строках программы имеют следующее содержание.
1. v1o, v3o – скорость звука в м/с табличная в биотканях; v20 – в кости.
2. b1, b2, b3 – толщина слоев в метрах.
3. t1, t2, t3 – моменты времени поступления отраженных от границ слоев импульсов (относительно t0) в с.
4. v1, v2, v3 – начальные значения для искомых скоростей в м/с.
5. Начало процедуры решения системы уравнений.
6. Система уравнений.
7. Вывод результатов решения: Z0 – оценка v1, Z1 – оценка v2, Z2 – оценка v3.
8, 9. Расчет относительных погрешностей оценок скоростей по сравнению с табличными значениями.
Библиографический список
Формула изобретения
Измеритель скорости звука в неоднородных средах, содержащий последовательно соединенные приемоизлучающий акустический преобразователь и приемный усилитель, импульсный генератор, выход которого соединен с входом приемного усилителя, аналого-цифровой преобразователь и блок выдачи данных, отличающийся тем, что приемный усилитель выполнен с возможностью управления его коэффициентом усиления, блок выдачи данных выполнен по меньшей мере с двумя индикаторами значений скоростей звука, вход аналого-цифрового преобразователя соединен с выходом приемного усилителя, введен блок микропроцессора, вход которого соединен с выходом аналого-цифрового преобразователя, первый порт выхода соединен с управляющим входом импульсного генератора, второй порт выхода соединен с управляющим входом приемного усилителя, а третий порт выхода соединен с входом блока выдачи данных.
РИСУНКИ
|
|
