ним, а потужність випромінювання - надзвичайно малою. Тому об'єкт сканують групою з n елементів, яку будемо називати апертурою датчика. При цьому вирішують відразу дві проблеми - забезпечують достатню потужність випромінювання і здійснюють фокусування променя і луна-сигналів. Апаратура датчика зазвичай містить від 16 до 32 елементів. За допомогою електронних засобів управління - ключів і зрушуютьсярегістрів - здійснюють переміщення результуючого променя вздовж решітки. На кожному кроці апертура датчика випромінює УЗ коливання і приймає луна-сигнали, тобто формує рядок УЗ зображення. Очевидно, що загальна кількість таких рядків дорівнює Nстр = N - n + 1, де N - число елементів пьезорешеткі. Наприклад, щоб отримати 256 рядків УЗ зображення при n = 32, необхідно N = 287. Зауважимо, що деякі фірми (Toshiba), що виробляють УЗ апаратуру, застосовують сканування з чередующимся числом n елементів апертури, наприклад 48 - 47. Тим самим отримують крок сканування, рівний d/2, тобто збільшують число рядків вдвічі порівняно з числом елементів. Зрозуміло, для цього потрібні складніші апаратні (і програмні) кошти.
Комутуючі ключі, через які до п'єзоелементи підводяться імпульси збудження і передаються електричні луна-сигнали, об'єднуються в групи з кроком n: 1-й - з n + 1-м, 2n + 1-м, 3n + 1 - м і т.д.; 2-й - з n + 2 - м, 2n + 2-м, 3n + 2-м і т.д. Таким чином, формуються n електричних каналів, по яких передаються і імпульси збудження і електричні луна-сигнали.
Як уже зазначалося, важливим достоїнством лінійних датчиків є можливість електронного фокусування УЗ променя і ехосигнали. Будемо називати їх відповідно фокусуванням при передачі і при прийомі. Сутність першої пояснює рис. 6. br clear=all>В В В
В
1 2 3 4 5 6 7 8 ... N
В
L
L
Об'єкт
F
Малюнок 6. Фокусування УЗ променя лінійним датчиком
Нехай апертура датчика складається з восьми елементів. Позначимо буквою F фокус - точку, в якій сходиться УЗ промінь. Фізичний зміст фокусування полягає в тому, щоб забезпечити одночасний прихід фронтів УЗ коливань від окремих елементів в задану точку (фокус). Найбільший шлях L 1 до фокуса проходить хвиля від першого елемента. Щоб хвилі від інших елементів приходили в точку фокусу одночасно з хвилею першого, їх потрібно порушувати із затримкою по відношенню до першого елемента. Вона залежить від різниці ходу L 1 -L i і визначається за формулою
(2)
Позначимо відстань від пьезорешеткі до фокуса також буквою F. Тоді
і; сенс розмірів а 1 і а i зрозумілий з креслення.
Висловимо їх через крок пьезорешеткі d
;.
Наведемо L 1 і L i до виду
;.
При>> Можна скористатися наближеними формулами обчислення
; та (3)
Використовуючи формули (2.6) і (2.7), знаходимо
. (4)
Затримки t i дуже малі і знаходяться в діапазоні 10 - 1000 нс. Так як число елементів n апертури зазвичай парне, то, з урахуванням їх симетричного розташування щодо осі апертури, затримки розраховуються для однієї половини. Наприклад, при n = 16, d = 1 мм і F = 50 мм затримка для середніх елементів (i = 8,9), розрахована за формулою (4), дорівнюватиме 145 нс, а для елементів 2 і 15 - 36 нс.
Сенс фокусування відбитих (ехо) сигналів полягає в наступному. Нехай на об'єкт впав сфокусований промінь і від нього відбивається одна хвиля. Однак її фронт дійде до окремих елементів апертури в різний час - пізніше за всіх до крайніх елементів - і викличе у них імпульси малої амплітуди, розподілені в часі. Щоб об'єднати їх усі разом і отримати один великий імпульс, луна-сигнали затримують в тій же послідовності, як і при фокусуванні променя, і потім підсумовують. Затримки розраховують за формулою (4). Формування тимчасових затримок для фокусування при передачі здійснюють тільки цифровими засобами. Для фокусування при прийомі залежно від поколінь УЗ сканерів застосовують і аналогові і цифрові способи.
Зазвичай при передачі встановлюють один фокус, але його можна міняти в процесі дослідження одного і того ж перетину - при цьому буде змінюватися характер зображення. А ось фокусів при прийомі, в принципі, може бути скільки завгодно, причому точка фокусу переміщається в глибину синхронно з просуванням фронту УЗ променя. Зазвичай таких фокусів буває 8 - 16. Тимчасові затримки для отримання різних фокусних відстаней зберігаються в пам'яті програми або в ПЗУ та вводяться в відповідні блоки в міру необхідності. Крім того, треба враховувати, що при переміщенні апертури вздовж пьезорешеткі в процесі сканування змінюються положення елементів щодо апертури. Так, після першого кроку другий елемент стає першим...
