5.3.5. Алс специ­ального назначения

Впоследние годы АЛС находят широкое применение в ряде специальных отраслей: интроскопии, медицине, военном деле. Разрабатываемые изначально как отдельные приборы, эти средства все чаще включаются в состав автоматических диагностических устройств и роботов. Так, в задачах неразрушающе­го контроля в экстремальных условиях, например, при диагностике корпусов ядерных реакторов, для перемещения блоков УЗ аппаратуры используются программируемые манипуляторы и робототехнические комплексы. Связь робота с удаленной ЭВМ во избежании влияния электромагнитных помех осуществляется посредством оптического кабеля [ ]. В таких задачах реализуетсяпрямая УЗ визуализация объекта контроля, путем его сканирования узким УЗ лучом. Минимальное время, необходимое для получения информации о структуре и геометрии объекта Т_в определяется выражением:

Т_в = k_в L_max/c,

где L_max - максимальная длина объекта в направлении распространения волн, k_в - коэффициент, зависящий от метода визуализации (k_в = 2, при использовании отраженных волн, k_в = 1, в случае прямого прохождения).

Впростейшем случае одномерного сканирования объект облучается УЗ в импульсном режиме, а отраженные от неоднороднос­тей сигналы воспринимаются обратимым ЭАП (рис. 5.55). Амплитуда си­гнала зависит от мно­гих факторов: длины волны, за­тухания , размеров дефекта и расстояния до него х. При качественных оце­­нках амплитуда от­раженного импульса u пропорци­ональна величине дефекта, а временной от­­резок до него Т_в - глубине его залегания х. Высокоинтенсивные УЗ устройства широко испо­льзуются в медицине, что даже привело к появлению целой ее отрасли - УЗ хирургии. Фокусированное излучение, создаваемое УЗ концентраторами (рис. 5.50) целесообразно для создания локальных разрушений в глубинных тканях организма, например, в структурах головного мозга [ ]. Другой областью медицины являются УЗ исследования (УЗИ). Средствами УЗИ диагностируются патологии во внутриутробном развитии, в строении внутренних органов и т.д. (рис. 5.56) Чрезвычайно эффективна УЗ ко­м­пьютерная томогра­фия, позво­ляющая получать двух- и трехмерные изобра­жения различных областей организма. Схема прибора приведена на рис. 5.57. В томографе применяется обратимая УЗ матрица (многоэлементная решетка), содержащая до 10000 точечных преобразователей. Рабочая поверхность матрицы смазывается гелем и прикладывается непосредственно к телу пациента. Каждый из преобразователей формирует узкий пучок УЗ излучения в диапазоне частот 2 … 10 МГц, который, проходя сквозь мягкие ткани, отражается от более плотных. Устройства приемо-передачи и управления режимами обеспечивает временную селекцию сигналов и фокусировку излучения на конкретном органе. Для этого в конструкцию излучателя входит 2-х или более линзовый акустический объектив, формирующий звуковой рельеф контролируемого объекта (распределение звукового давления) в плоскости электроакустического преобразователя (рис. 5.56). Большую часть времени томограф работает на прием: время посылки составляет  5 … 10% времени приема.

Схемы некоторых типовых УЗ преобразователей представлены в табл. 5.10.

Таблица 5.10. Излучатели и решетки медицинского применения

Одноэлементный	Многоэлементные решетки
	Одномерные			Двухмерные
Круглый	Кольцевая	Линейная	Конвексная	Плоская

По похожим схемам строятся акустические микроскопы, работающие на частоте  10 … 100 МГц и обладающие разрешающей способностью оптических микроскопов среднего класса. Для повышения чувствительности УЗ приборов используются схемы стетоскопов, обеспечивающие коэффициент усиления более 50000.

В завершении отметим основные достоинства АЛС, обеспечившие их широкое применение в самых разных областях техники. Это: многофункциональность, широкий диапазон измерений, простота и надежность технических решений. Недостатком АЛС является низкая помехозащищенность.