RU2817123C1 - Ultrasonic tomography method - Google Patents

Abstract

FIELD: physics.

SUBSTANCE: invention relates to the field of ultrasonic non-destructive testing and can be used in the ultrasonic inspection of an article with a curved outer surface and one-sided access, for example, journals of crankshafts of internal combustion engines, pipelines or pipelines with conical surface. Method of ultrasonic tomography consists in the fact that a flexible antenna array is used to inspect an object with a curvilinear outer surface, which is placed in an immersion bath. Flexible antenna array is tightly placed on the surface of the controlled object, and three receiving acoustic sensors are placed above it, wherein all acoustic sensors are located at the vertices of an arbitrary triangle on a plate attached to a bracket at the edge of the immersion bath, so that they are immersed in the immersion liquid, and the flexible antenna array is completely located in their acoustic field. Ultrasonic signals are emitted independently by each element of the array, these signals are received by each element of the flexible antenna array, digitized and stored in the memory of realizations. Ultrasonic signals emitted in the opposite direction by each element of the flexible antenna array are received by three receiving ultrasonic sensors. Propagation time of ultrasonic signals from each element of the flexible antenna array to each of the three ultrasonic sensors is used to determine the distance from each element of the flexible antenna array to each of the three ultrasonic sensors. Coordinates of elements of the flexible antenna array are calculated and the obtained values are used to reconstruct the tomogram by digital focusing. Total signal is detected, the maximum value is stored in the image memory and encoded in grayscale or colour for display on the display screen.

EFFECT: determining spatial coordinates of each element of the flexible antenna array and, based on this, performing the tomogram reconstruction by the full focusing method.

1 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области ультразвукового неразрушающего контроля и может быть использовано при ультразвуковом контроле изделия с криволинейной внешней поверхностью и одностороннем доступе, например, шейки коленчатых валов двигателей внутреннего сгорания, трубопроводов или трубопроводов с конусной поверхностью.The invention relates to the field of ultrasonic non-destructive testing and can be used for ultrasonic testing of a product with a curved outer surface and one-sided access, for example, crankshaft journals of internal combustion engines, pipelines or pipelines with a conical surface.

Известен способ ультразвукового контроля дефектности металлического изделия [RU 2723368 C1, МПК G01N29/04 (2006.01), G01N29/04 (2020.02), опубл. 10.06.2020], включающий размещение изделия контроля в иммерсионной ванне, сканирование изделия ультразвуковыми сигналами при возвратно-поступательном перемещении ультразвукового датчика в иммерсионной жидкости над изделием контроля поперек области контроля, регистрацию амплитуды и координаты ультразвуковых сигналов, обработку данных на компьютере и получение на дисплее двумерных ультразвуковых изображений при B- и C-сканировании изображений, образующих группу, получаемую при B-сканировании, суммируют их в одно изображение. При наличии в изделии дефекта «полистно» просматривают все ультразвуковые изображения этой группы, по которым оценивают размеры дефекта, при этом сканируют изделие контроля ультразвуковыми сигналами от датчиков линейной фазированной антенной решетки через зонную пластинку из полилактида с продольными прямоугольными отверстиями, которую прикрепляют перед датчиками, предварительно изготовив с помощью 3D-принтера, определив ее толщину t_h и размеры зон l_n из заданного математического выражения. Шаг сканирования вдоль активной ΔХ и вдоль пассивной апертуры ΔУ фазированной антенной решетки составляет не более 1 мм, определяют количество шагов сканирования N_x и N_y по осям Х и У и количество цифровых отсчетов N_z в одном ультразвуковом сигнале в каждой точке сканирования и формируют матрицу значений A (Nz, Nх, Nу), на основе которой визуализируют изображение внутреннего дефекта изделия контроля. There is a known method for ultrasonic testing of defects in a metal product [RU 2723368 C1, IPC G01N29/04 (2006.01), G01N29/04 (2020.02), publ. 06/10/2020], including placing the test product in an immersion bath, scanning the product with ultrasonic signals while reciprocating the ultrasonic sensor in the immersion liquid above the test product across the control area, recording the amplitude and coordinates of ultrasonic signals, processing data on a computer and obtaining two-dimensional images on the display Ultrasound images with B-scan and C-scan images forming a group obtained with B-scan are summed into one image. If there is a defect in the product, all ultrasonic images of this group are viewed “sheet by sheet”, from which the size of the defect is assessed, while the control product is scanned with ultrasonic signals from the sensors of a linear phased antenna array through a zone plate made of polylactide with longitudinal rectangular holes, which is attached in front of the sensors, after manufactured using a 3D printer, determining its thickness t _h and the dimensions of the zones l _n from a given mathematical expression. The scanning step along the active ΔХ and along the passive aperture ΔY of the phased array antenna is no more than 1 mm, determine the number of scanning steps N _x and N _y along the X and Y axes and the number of digital samples N _z in one ultrasonic signal at each scanning point and form a matrix values A (Nz, Nх, Nу), on the basis of which the image of the internal defect of the control product is visualized.

Недостатком данного способа является невозможность его использования для контроля изделий с криволинейными внешними поверхностями.The disadvantage of this method is that it cannot be used to control products with curved external surfaces.

Известен способ ультразвукового контроля профиля внутренней поверхности изделия с неровными поверхностями [RU 2560754, МПК G01N29/06 (2006.01), опубл. 20.08.2015], заключающийся в том, что две антенные решетки одна в качестве излучателя, а другая в качестве приемника на наклонных призмах, обращенных передними гранями друг к другу, размещают на поверхности контролируемого изделия на заранее рассчитанном расстоянии между собой, излучают ультразвуковые сигналы в контролируемое изделие независимо каждым элементом излучающей решетки, фиксируют отраженные от донной поверхности ультразвуковые сигналы элементами регистрирующей решетки, восстанавливают множество парциальных изображений путем умножения матрицы принятых сигналов и матрицы сигналов, рассчитанных для каждой точки изображения для точечного отражателя, учитывая трансформацию типов волн при отражениях, получают изображение профиля донной поверхности по изображению, полученному при суммировании множества восстановленных парциальных изображений с учетом трансформации типов волн при отражении от дна, по профилю донной поверхности получают таблицу значений толщины контролируемого изделия в каждой точке.There is a known method for ultrasonic testing of the profile of the inner surface of a product with uneven surfaces [RU 2560754, IPC G01N29/06 (2006.01), publ. 08/20/2015], which consists in the fact that two antenna arrays, one as a radiator and the other as a receiver on inclined prisms facing each other with their front faces, are placed on the surface of the controlled product at a pre-calculated distance between them, emit ultrasonic signals at the controlled product independently by each element of the emitting array, record the ultrasonic signals reflected from the bottom surface by the elements of the recording array, restore many partial images by multiplying the matrix of received signals and the matrix of signals calculated for each image point for a point reflector, taking into account the transformation of wave types during reflections, an image is obtained profile of the bottom surface from the image obtained by summing up a set of reconstructed partial images, taking into account the transformation of wave types when reflected from the bottom; from the profile of the bottom surface, a table of the thickness values of the tested product at each point is obtained.

Недостатком данного способа является невозможность использования для контроля изделий с криволинейными внешними поверхностями.The disadvantage of this method is that it cannot be used for testing products with curved external surfaces.

Известен способ ультразвуковой томографии [RU 2799111 C1, МПК G01N29/04 (2006.01), опубл. 04.07.2023], выбранный в качестве прототипа, заключающийся в том, что используют гибкую антенную решетку, которую вплотную размещают на поверхности помещенного в иммерсионную ванну объекта контроля с внешней криволинейной или плоской поверхностью. С обратной стороны гибкой антенной решетки размещают акустический датчик так, что он расположен в иммерсионной жидкости, а гибкая антенная решетка полностью расположена в его акустическом поле. Принимают излученные в обратную сторону ультразвуковые сигналы каждым элементом гибкой антенной решетки, преобразуют в электрические сигналы, которые усиливают, оцифровывают и запоминают. По времени распространения ультразвуковых сигналов от каждого элемента гибкой антенной решетки до акустического датчика определяют расстояние от каждого элемента гибкой антенной решетки до акустического датчика, по этим данным определяют координаты элементов гибкой антенной решетки и полученные значения используют для реконструкции изображения методом цифровой фокусировки. Суммарный сигнал детектируют. Значение максимума сохраняют в памяти изображений, а затем кодируют в градациях серого или цветом для отображения на экране дисплея. A known method of ultrasonic tomography [RU 2799111 C1, IPC G01N29/04 (2006.01), publ. 07/04/2023], chosen as a prototype, which consists in using a flexible antenna array, which is placed closely on the surface of a test object placed in an immersion bath with an external curved or flat surface. An acoustic sensor is placed on the reverse side of the flexible antenna array so that it is located in the immersion liquid, and the flexible antenna array is completely located in its acoustic field. Ultrasonic signals emitted in the opposite direction are received by each element of the flexible antenna array, converted into electrical signals, which are amplified, digitized and stored. Based on the propagation time of ultrasonic signals from each element of the flexible antenna array to the acoustic sensor, the distance from each element of the flexible antenna array to the acoustic sensor is determined; from these data, the coordinates of the elements of the flexible antenna array are determined and the obtained values are used to reconstruct the image using the digital focusing method. The total signal is detected. The maximum value is stored in an image memory and then encoded in grayscale or color for display on a display screen.

Реконструируют изображение методом цифровой фокусировки, используя выражение:The image is reconstructed using the digital focusing method using the expression:

, ,

где u_A(t) - суммарный сигнал, принятый антенной решеткой из точки А(x, z) объекта контроля с координатами x, z;where u _A (t) is the total signal received by the antenna array from point A(x, z) of the test object with coordinates x, z;

i, j - номера передающих и принимающих элементов антенной решетки соответственно;i, j - numbers of transmitting and receiving elements of the antenna array, respectively;

I, R - общее количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля на прямом пути от антенной решетки к точке А(x, z) и на обратном пути от точки А(x, z) к антенной решетке соответственно;I, R - the total number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object on the direct path from the antenna array to point A(x, z) and on the return path from point A(x, z) to the antenna array, respectively;

М - максимальное количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля отдельно на прямом и обратном путях распространения сигнала, используемое при реконструкции изображения;M is the maximum number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object separately on the forward and reverse paths of signal propagation, used in image reconstruction;

u_i,j - фрагмент реализации, полученной от элементов i, j антенной решетки;u _i,j - fragment of the implementation obtained from elements i, j of the antenna array;

t - текущее время;t - current time;

t_Ai,j(I, R) - время задержки фрагмента ui,j реализации, содержащего сигнал, прошедший по траектории с общим количеством (I+R) отражений от обеих границ объекта контроля;t _Ai,j (I, R) - delay time of fragment ui,j of the implementation containing a signal that has passed along a path with a total number (I+R) of reflections from both boundaries of the test object;

τ_u - длительность зондирующего импульса.τ _u is the duration of the probing pulse.

Недостатком данного способа является невозможность корректно определить пространственные координаты каждого элемента гибкой антенной решетки из-за измерения только одной координаты и, следовательно, провести корректно реконструкцию томограммы с использованием метода цифровой фокусировки.The disadvantage of this method is the inability to correctly determine the spatial coordinates of each element of the flexible antenna array due to the measurement of only one coordinate and, therefore, to correctly reconstruct the tomogram using the digital focusing method.

Техническим результатом предложенного способа является определение пространственных координат каждого элемента гибкой антенной решетки и на основе этого выполнение реконструкции томограммы методом полной фокусировки.The technical result of the proposed method is to determine the spatial coordinates of each element of the flexible antenna array and, on the basis of this, to perform a tomogram reconstruction using the full focusing method.

Способ ультразвуковой томографии, также как в прототипе, включает размещение гибкой антенной решетки вплотную на поверхности объекта контроля с плоской или криволинейной поверхностью, помещенного в иммерсионную ванну, размещение акустического датчика с обратной стороны гибкой антенной решетки так, что он расположен в иммерсионной жидкости, а гибкая антенная решетка полностью расположена в его акустическом поле, излучение ультразвуковых сигналов независимо каждым элементом решетки, прием излученных в обратную сторону ультразвуковых сигналов каждым элементом гибкой антенной решетки, определение расстояния от каждого элемента гибкой антенной решетки до акустического датчика по времени распространения ультразвуковых сигналов от каждого элемента гибкой антенной решетки до акустического датчика, определение по этим данным координат элементов гибкой антенной решетки, используемым для реконструкции изображения внутренней структуры объекта контроля поочередно для каждой визуализируемой точки методом цифровой фокусировки, детектирование суммарного сигнала, сохранение значения максимума в памяти изображений, кодирование в градациях серого или цветом для отображения на экране дисплея,The ultrasonic tomography method, as in the prototype, includes placing a flexible antenna array close to the surface of a test object with a flat or curved surface placed in an immersion bath, placing an acoustic sensor on the back side of the flexible antenna array so that it is located in the immersion liquid, and the flexible the antenna array is completely located in its acoustic field, the emission of ultrasonic signals independently by each element of the array, the reception of ultrasonic signals emitted in the opposite direction by each element of the flexible antenna array, the determination of the distance from each element of the flexible antenna array to the acoustic sensor by the time of propagation of ultrasonic signals from each element of the flexible antenna array to the acoustic sensor, determining from this data the coordinates of the elements of the flexible antenna array, used to reconstruct the image of the internal structure of the test object in turn for each visualized point using the digital focusing method, detecting the total signal, storing the maximum value in the image memory, encoding in grayscale or color to be displayed on the display screen,

Согласно изобретению с обратной стороны гибкой антенной решетки размещают три акустических датчика в вершинах произвольного треугольника на пластине, прикрепленной к кронштейну на краю иммерсионной ванны так, что они погружены в иммерсионную жидкость, а гибкая антенная решетка полностью расположена в их акустическом поле. Излученные в обратную сторону ультразвуковые сигналы каждым элементом гибкой антенной решетки принимают тремя акустическими датчиками, преобразуют в электрические сигналы, которые усиливают, сравнивают с пороговым значением, фиксируют время между излученным сигналом и срабатыванием компаратора, по этому времени определяют расстояния от каждого элемента гибкой антенной решетки до трех акустических датчиков. По этим данным определяют координаты элементов гибкой антенной решетки решая систему трех уравнений:According to the invention, on the back side of the flexible antenna array, three acoustic sensors are placed at the vertices of an arbitrary triangle on a plate attached to a bracket on the edge of the immersion bath so that they are immersed in the immersion liquid, and the flexible antenna array is completely located in their acoustic field. The ultrasonic signals emitted in the opposite direction by each element of the flexible antenna array are received by three acoustic sensors, converted into electrical signals, which are amplified, compared with a threshold value, the time between the emitted signal and the operation of the comparator is recorded, and from this time the distances from each element of the flexible antenna array to three acoustic sensors. From these data, the coordinates of the elements of the flexible antenna array are determined by solving a system of three equations:

, ,

где , , - координаты первого акустического датчика;Where , , - coordinates of the first acoustic sensor;

, , - координаты второго акустического датчика; , , - coordinates of the second acoustic sensor;

, , - координаты третьего акустического датчика; , , - coordinates of the third acoustic sensor;

, , - координаты s-го элемента гибкой акустической решетки; , , - coordinates of the s-th element of the flexible acoustic array;

- расстояние между первым акустическим датчиком и s-ым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the first acoustic sensor and the s-th element of the flexible antenna array;

- расстояние между вторым акустическим датчиком и s-ым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the second acoustic sensor and the s-th element of the flexible antenna array;

- расстояние между третьим акустическим датчиком и s-ым элементом гибкой антенной решетки, - the distance between the third acoustic sensor and the s-th element of the flexible antenna array,

полученные значения координат элементов гибкой антенной решетки используют для реконструкции томограммы методом цифровой фокусировки.the obtained values of the coordinates of the elements of the flexible antenna array are used to reconstruct the tomogram using the digital focusing method.

Реконструируют томограмму методом цифровой фокусировки, используя выражение:The tomogram is reconstructed using the digital focusing method using the expression:

где u_A(t) - суммарный сигнал, принятый антенной решеткой из точки А(x, z) объекта контроля с координатами x, z;where u _A (t) is the total signal received by the antenna array from point A(x, z) of the test object with coordinates x, z;

i, j - номера излучающих и принимающих элементов антенной решетки соответственно;i, j - numbers of radiating and receiving elements of the antenna array, respectively;

I, R - общее количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля на прямом пути от антенной решетки к точке А(x, z) и на обратном пути от точки А(x, z) к антенной решетке соответственно;I, R - the total number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object on the direct path from the antenna array to point A(x, z) and on the return path from point A(x, z) to the antenna array, respectively;

М - максимальное количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля отдельно на прямом и обратном путях распространения сигнала, используемое при реконструкции изображения;M is the maximum number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object separately on the forward and reverse paths of signal propagation, used in image reconstruction;

u_i,j - фрагмент реализации, полученной от элементов i, j антенной решетки;u _i,j - fragment of the implementation obtained from elements i, j of the antenna array;

t - текущее время;t - current time;

t_Ai,j(I, R) - время задержки фрагмента u_i,j реализации, содержащего сигнал, прошедший по траектории с общим количеством (I+R) отражений от обеих границ объекта контроля;t _Ai,j (I, R) - delay time of fragment u _i,j of the implementation containing a signal that has passed along a path with a total number (I+R) of reflections from both boundaries of the test object;

τ_u - длительность зондирующего импульса.τ _u is the duration of the probing pulse.

Таким образом, использование трех акустических датчиков, расположенных с обратной стороны гибкой антенной решетки, прием сигналов, излученных этой стороной гибкой антенной решетки, вычисление координат каждого элемента гибкой антенной решетки позволяет получить томограмму зоны контроля изделия с криволинейной внешней поверхностью.Thus, the use of three acoustic sensors located on the back side of the flexible antenna array, receiving signals emitted by this side of the flexible antenna array, and calculating the coordinates of each element of the flexible antenna array makes it possible to obtain a tomogram of the control zone of a product with a curved outer surface.

На фиг. 1 приведена структурная схема заявляемого устройства.In fig. Figure 1 shows a block diagram of the proposed device.

На фиг. 2 показана томограмма зоны контроля, полученная предложенным способом, с использованием гибкой антенной решетки.In fig. Figure 2 shows a tomogram of the control zone obtained by the proposed method using a flexible antenna array.

На фиг. 3 показана томограмма зоны контроля, полученная с использованием прототипа.In fig. Figure 3 shows a tomogram of the control zone obtained using the prototype.

Способ ультразвуковой томографии осуществлен с помощью устройства, которое содержит гибкую антенную решетку 1 с n приемно-передающими элементами 2.1, 2.2, …, 2.n, каждый из которых соединен с выходом соответствующего генератора импульсов 3.1 (ГИ1), 3.2 (ГИ2), …, 3.n (ГИn) и входом соответствующей цепочки последовательно соединенных усилителя 4.1 (У1), 4.2. (У2), …, 4.n (Уn) и аналого-цифрового преобразователя 5.1 (АЦП1), 5.2 (АЦП2), …, 5.n (АЦПn).The ultrasonic tomography method is carried out using a device that contains a flexible antenna array 1 with n transmitting and receiving elements 2.1, 2.2, ..., 2.n, each of which is connected to the output of the corresponding pulse generator 3.1 (GI1), 3.2 (GI2), ... , 3.n (ГИn) and the input of the corresponding chain of series-connected amplifiers 4.1 (У1), 4.2. (U2), ..., 4.n (Un) and analog-to-digital converter 5.1 (ADC1), 5.2 (ADC2), ..., 5.n (ADCn).

Выход каждого аналого-цифрового преобразователя 5.1 (АЦП1), 5.2 (АЦП2), …, 5.n (АЦПn) соединен с соответствующим входом блока памяти реализаций 6 (БПР), количество выходов которого N определено формулой:The output of each analog-to-digital converter 5.1 (ADC1), 5.2 (ADC2), ..., 5.n (ADCn) is connected to the corresponding input of the implementation memory block 6 (BPR), the number of outputs of which N is determined by the formula:

N=n·(n+1)/2.N=n·(n+1)/2.

N выходов блока памяти реализаций 6 (БПР) по количеству принятых реализаций ультразвуковых сигналов соединены с соответствующими входами вычислительного блока 7 (ВБ), который связан с блоком памяти изображений 8 (БПИ), соединенным с дисплеем 9 (Д).N outputs of the implementation memory block 6 (BPR), according to the number of received implementations of ultrasonic signals, are connected to the corresponding inputs of the computing unit 7 (WB), which is connected to the image memory block 8 (IMU), connected to the display 9 (D).

С вычислительным блоком 7 (ВБ) соединен блок накопительной памяти 10 (БНП). Входы синхронизации каждого генератора импульсов 3.1 (ГИ1), 3.2 (ГИ2), …, 3.n (ГИn), блока памяти реализаций 6 (БПР), вычислительного блока 7 (ВБ) и блока памяти изображения 8 (БПИ) соединены с соответствующими выходами блока синхронизации 11 (БС).A storage memory unit 10 (BNP) is connected to the computing unit 7 (WB). The synchronization inputs of each pulse generator 3.1 (GI1), 3.2 (GI2), ..., 3.n (GIn), implementation memory unit 6 (BPR), computing unit 7 (VB) and image memory unit 8 (BPI) are connected to the corresponding outputs synchronization block 11 (BS).

Гибкая антенная решетка 1 вплотную размещена на поверхности объекта контроля 12, помещенного в иммерсионную ванну, наполненную иммерсионной жидкостью. На пластине, закрепленной на кронштейне на краю иммерсионной ванны, установлены три акустических датчика 13.1 (АД1), 13.2 (АД2) и 13.3 (АД3) так, что они находятся в иммерсионной жидкости в вершинах произвольного треугольника, а гибкая антенная решетка 1 полностью расположена в их акустическом поле.The flexible antenna array 1 is placed closely on the surface of the test object 12, placed in an immersion bath filled with immersion liquid. On a plate mounted on a bracket at the edge of the immersion bath, three acoustic sensors 13.1 (AD1), 13.2 (AD2) and 13.3 (AD3) are installed so that they are located in the immersion liquid at the vertices of an arbitrary triangle, and the flexible antenna array 1 is completely located in their acoustic field.

Каждый акустический датчик 13.1 (АД1), 13.2 (АД2), 13.3 (АД3) связан через соответствующие, последовательно соединенные усилитель 14.1 (У1.1), 14.2 (У2), 14.3 (У3), компаратор 15.1 (К1), 15.2 (К2), 15.3 (К3) и измеритель временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) с блоком вычисления координат 17 (БВК), выход которого связан с вычислительным блоком 7 (ВБ) Второй вход каждого компаратора 15.1 (К1), 15.2 (К2), 15.3 (К3) соединен с источником опорного напряжения 18 (ИОН). Каждый измеритель временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) связан с выходом логического сумматора 19 (ЛС), входы которого подключены к входам генераторов импульсов 3.1 (ГИ1), 3.2 (ГИ2), …, 3.n (ГИn) и к входам блока вычисления координат 17 (БВК). Каждый измеритель временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) связан с блоком синхронизации 11 (БС).Each acoustic sensor 13.1 (AD1), 13.2 (AD2), 13.3 (AD3) is connected through a corresponding, series-connected amplifier 14.1 (U1.1), 14.2 (U2), 14.3 (U3), comparator 15.1 (K1), 15.2 (K2 ), 15.3 (K3) and a time interval meter 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) with a coordinate calculation unit 17 (BVK), the output of which is connected to the computing unit 7 (VB) The second input of each comparator 15.1 (K1 ), 15.2 (K2), 15.3 (K3) is connected to the reference voltage source 18 (ION). Each time interval meter 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) is connected to the output of logical adder 19 (LS), the inputs of which are connected to the inputs of pulse generators 3.1 (GI1), 3.2 (GI2), ..., 3.n (GIn) and to the inputs of the coordinate calculation block 17 (BVK). Each time interval meter 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) is associated with synchronization unit 11 (BS).

Гибкая антенная решетка 1 является набором 16 или более приемно-передающих элементов, располагаемых матрично или линейно, например, S564-1,0*10 фирмы Doppler. Генераторы импульсов 3.1 (ГИ1), 3.2 (ГИ2), …, 3.n (ГИn) выполнены на микросхемах, имеющих импульсный ток коллектора не менее 2А и выходное напряжение 90 В, например, STHV748. Усилители 4.1 (У1), 4.2. (У2), …, 4.n (Уn), 14.1 (У1), 14.2 (У2), 14.3 (У3) выполнены по типовой схеме, например, на микросхемах AD603. Аналого-цифровые преобразователи 5.1 (АЦП1), 5.2 (АЦП2), …, 5.n (АЦПn) выполнены, например, на микросхемах ADС9057. Блок памяти реализаций 6 (БПР), объемом не менее 64 Кб, выполнен на типовых микросхемах, например, на микросхемах IDT72V293. Вычислительный блок 7 (ВБ) может быть выполнен на микроконтроллере, например, ATMEGA64, фирмы ATMEL. Блок памяти изображения 8 (БПИ) и блок накопительной памяти 10 (БНП) объемом не менее 100 МГб, могут быть выполнены, например, на модулях памяти, используемых в персональных компьютерах, 1ГБ DDR SDRAM PC3200, 400МГц. Дисплей 9 (Д) выполнен на матричной панели или на мониторе персонального компьютера, например, BENQ G2320HDB. Блок синхронизации 11 (БС) может быть выполнен на микроконтроллере, например, ATMEGA64, фирмы ATMEL. Акустические датчики 13.1 (АД1), 13.2 (АД2), 13.3 (АД3) могут быть типовыми, например, SF5020 (П111-5,0-К20). Компараторы 15.1 (К1), 15.2 (К2), 15.3 (К3) могут быть типовыми, например, К521СА3. Измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) могут быть реализованы на двоичных счетчиках, например К1533 ИЕ7. Блок вычисления координат 17 (БВК() может быть реализован на высокопроизводительном микроконтроллере, например STM32. Источник опорного напряжения 18 (ИОН) может быть выполнен на типовой микросхеме, например, AD680ARZ. Логический сумматор может быть реализован на логических элементах, реализующих функцию «ИЛИ», например, К1533 ЛИ1.Flexible antenna array 1 is a set of 16 or more transmitting and receiving elements arranged in a matrix or linear manner, for example, S564-1.0*10 from Doppler. Pulse generators 3.1 (GI1), 3.2 (GI2), ..., 3.n (GIn) are made on microcircuits with a pulse collector current of at least 2A and an output voltage of 90 V, for example, STHV748. Amplifiers 4.1 (U1), 4.2. (U2), ..., 4.n (Un), 14.1 (U1), 14.2 (U2), 14.3 (U3) are made according to a standard circuit, for example, on AD603 microcircuits. Analog-to-digital converters 5.1 (ADC1), 5.2 (ADC2), ..., 5.n (ADCn) are made, for example, on ADC9057 microcircuits. Implementation memory block 6 (BPR), with a volume of at least 64 KB, is made on standard microcircuits, for example, on IDT72V293 microcircuits. Computing unit 7 (CB) can be implemented on a microcontroller, for example, ATMEGA64, from ATMEL. Image memory unit 8 (IMU) and storage memory unit 10 (BNP) with a capacity of at least 100 MB can be implemented, for example, on memory modules used in personal computers, 1GB DDR SDRAM PC3200, 400 MHz. Display 9 (D) is made on a matrix panel or on a personal computer monitor, for example, BENQ G2320HDB. The synchronization unit 11 (BS) can be implemented on a microcontroller, for example, ATMEGA64, from ATMEL. Acoustic sensors 13.1 (AD1), 13.2 (AD2), 13.3 (AD3) can be standard, for example, SF5020 (P111-5.0-K20). Comparators 15.1 (K1), 15.2 (K2), 15.3 (K3) can be standard, for example, K521CA3. Time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) can be implemented on binary counters, for example K1533 IE7. The coordinate calculation unit 17 (BVK()) can be implemented on a high-performance microcontroller, for example STM32. The reference voltage source 18 (ION) can be implemented on a standard microcircuit, for example, AD680ARZ. The logic adder can be implemented on logic elements that implement the “OR” function , for example, K1533 LI1.

Объект контроля 12, например, с криволинейной поверхностью, помещают в иммерсионную ванну, заполненную иммерсионной жидкостью. Гибкую антенную решетку 1 вплотную размещают на поверхности объекта контроля 12. Акустические датчики 13.1 (АД1), 13.2 (АД2), 13.3 (АД3), расположенные с другой стороны от гибкой антенной решетки 1, полностью погружены в иммерсионную жидкость так, что гибкая антенная решетка 1 полностью находится в их акустическом поле.The test object 12, for example, with a curved surface, is placed in an immersion bath filled with immersion liquid. The flexible antenna array 1 is placed closely on the surface of the test object 12. Acoustic sensors 13.1 (AD1), 13.2 (AD2), 13.3 (AD3), located on the other side of the flexible antenna array 1, are completely immersed in the immersion liquid so that the flexible antenna array 1 is completely within their acoustic field.

По сигналу от блока синхронизации 11 (БС) измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) устанавливаются в нулевое состояние, затем блок синхронизации 11 (БС) подает сигнал на первый генератор импульсов 3.1 (ГИ1), который формирует сигнал возбуждения для первого приемо-передающего элемента 2.1 гибкой акустической решетки 1. Этот же сигнал от блока синхронизации 11 (БС) поступает в блок вычисления координат 17 (БВК) для получения информации о работе первого приемо-передающего элемента 2.1 гибкой акустической решетки 1 и в логический сумматор 19 (ЛС), выходной сигнал которого запускает измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3). В объект контроля 12 излучается зондирующий сигнал. В этот момент все приемно-передающие элементы 2.1, 2.2, …, 2.n, начинают принимать ультразвуковые сигналы из объекта контроля 12. Эти сигналы, преобразованные в электрические, усиливаются в соответствующих усилителях 4.1 (У1), 4.2. (У2), …, 4.n (Уn), оцифровываются в аналого-цифровых преобразователях 5.1 (АЦП1), 5.2 (АЦП2), …, 5.n (АЦПn) и записываются в блок памяти реализаций 6 (БПР) независимо друг от друга, без каких-либо преобразований и временных сдвигов. Эти сигналы записываются в интервале времени, превышающем с некоторым запасом время распространения ультразвуковых сигналов от излучающего первого приемо-передающего элемента 2.1 гибкой антенной решетки 1 к наиболее дальней визуализируемой точке объекта контроля 12 и обратно - к самому удаленному от нее приемо-передающему элементу 2.n гибкой антенной решетки 1. Одновременно с этим процессом происходит прием сигнала, излученного обратной стороной первого приемо-передающего элемента 2.1 гибкой антенной решетки 1, акустическими датчиками 13.1 (АД1), 13.2 (АД2) и 13.3 (АД3), его усиление усилителями 14.1 (У1), 14.2 (У2) и 14.3 (У3). При превышении этим сигналом порогового уровня, который задается источником опорного напряжения 18 (ИОН), компараторы 15.1 (К1), 15.2 (К2) и 15.3 (К3) выдают сигналы на измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2) и 16.3 (И3) останавливая их работу. Информация о длительности временных интервалов поступает в блок вычисления координат 17 (БВК), который вычисляет координаты (, , ) первого приемо-передающего элемента 2.1 гибкой антенной решетки 1 методом триангуляции, решая систему трех уравнений:Based on a signal from synchronization block 11 (BS), time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) are set to zero, then synchronization block 11 (BS) sends a signal to the first pulse generator 3.1 (GI1), which generates an excitation signal for the first transceiver element 2.1 of the flexible acoustic array 1. The same signal from the synchronization unit 11 (BS) enters the coordinate calculation unit 17 (BVK) to obtain information about the operation of the first transmitter-receiver element 2.1 of the flexible acoustic array 1 and into logic adder 19 (LS), the output signal of which triggers time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3). A probing signal is emitted into the control object 12. At this moment, all receiving and transmitting elements 2.1, 2.2, ..., 2.n begin to receive ultrasonic signals from the control object 12. These signals, converted into electrical ones, are amplified in the corresponding amplifiers 4.1 (U1), 4.2. (U2), ..., 4.n (Un), are digitized in analog-to-digital converters 5.1 (ADC1), 5.2 (ADC2), ..., 5.n (ADCn) and written to the implementation memory block 6 (BPR) independently of each other friend, without any transformations or time shifts. These signals are recorded in a time interval exceeding, with some margin, the propagation time of ultrasonic signals from the radiating first transmitting and receiving element 2.1 of the flexible antenna array 1 to the farthest visualized point of the test object 12 and back to the most distant receiving and transmitting element 2.n from it. flexible antenna array 1. Simultaneously with this process, the signal emitted by the reverse side of the first receiving-transmitting element 2.1 of the flexible antenna array 1 is received by acoustic sensors 13.1 (AD1), 13.2 (AD2) and 13.3 (AD3), its amplification by amplifiers 14.1 (U1 ), 14.2 (U2) and 14.3 (U3). When this signal exceeds the threshold level, which is set by the reference voltage source 18 (ION), comparators 15.1 (K1), 15.2 (K2) and 15.3 (K3) output signals to time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2) and 16.3 ( And3) stopping their work. Information about the duration of time intervals is supplied to the coordinate calculation block 17 (BVK), which calculates the coordinates ( , , ) of the first transmitting and receiving element 2.1 of the flexible antenna array 1 using the triangulation method, solving a system of three equations:

, ,

где , , - координаты первого акустического датчика;Where , , - coordinates of the first acoustic sensor;

, , - координаты второго акустического датчика; , , - coordinates of the second acoustic sensor;

, , - координаты третьего акустического датчика; , , - coordinates of the third acoustic sensor;

, , - координаты первого элемента гибкой акустической решетки; , , - coordinates of the first element of the flexible acoustic array;

- расстояние между первым акустическим датчиком и первым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the first acoustic sensor and the first element of the flexible antenna array;

- расстояние между вторым акустическим датчиком и первым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the second acoustic sensor and the first element of the flexible antenna array;

- расстояние между третьим акустическим датчиком и первым элементом гибкой антенной решетки. - the distance between the third acoustic sensor and the first element of the flexible antenna array.

Рассчитанные координаты блок вычисления координат 17 (БВК) передает в вычислительный блок 7 (ВБ).The calculated coordinates are transmitted by the coordinate calculation unit 17 (BVK) to the computing unit 7 (VB).

Далее по сигналу от блока синхронизации 11 (БС) измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) устанавливаются в нулевое состояние, а второй генератор импульсов 3.2 (ГИ2) по сигналу от блока синхронизации 11 (БС) возбуждает второй приемо-передающий элемент 2.2 гибкой антенной решетки 1, который посылает в объект контроля 12 зондирующий сигнал. Этот же сигнал от блока синхронизации 11 (БС) поступает в блок вычисления координат 17 (БВК) для получения информации о работе второго приемо-передающего элемента 2.2 гибкой акустической решетки 1 и в логический сумматор 19 (ЛС), выходной сигнал которого запускает измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2) и 16.3 (И3). Снова происходит прием и запись принятых сигналов в блок памяти реализаций 6 (БПР). Но сигналы, принятые первым приемо-передающим элементом 2.1, в данном случае не записываются, так как реализация этих сигналов, согласно принципу взаимности, тождественна той, которая уже была принята вторым приемо-передающим элементом 2.2 при посылке зондирующего сигнала ее первым приемо-передающим элементом 2.1 в предыдущем цикле зондирования-приема ультразвуковых сигналов. Одновременно с этим процессом происходит прием сигнала, излученного обратной стороной второго приемо-передающего элемента 2.2, акустическими датчиками 13.1 (АД1), 13.2 (АД2) и 13.3 (АД3), его усиление усилителями 14.1 (У1), 14.2 (У2) и 14.3 (У3). При превышении этим сигналом порогового уровня, который задается источником опорного напряжения 18 (ИОН), компараторы 15.1 (К1), 15.2 (К2) и 15.3 (К3) выдают сигналы на измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2) и 16.3 (И3) останавливая их работу. Информация о длительности временных интервалов поступает в блок вычисления координат 17 (БВК), который вычисляет координаты (, , ) второго приемо-передающего элемента 2.2 гибкой антенной решетки 1 методом триангуляции, решая систему трех уравнений:Next, based on a signal from synchronization unit 11 (BS), time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) are set to zero, and the second pulse generator 3.2 (GI2), based on a signal from synchronization unit 11 (BS), excites the second transmitting and receiving element 2.2 of the flexible antenna array 1, which sends a probing signal to the control object 12. The same signal from the synchronization unit 11 (BS) is supplied to the coordinate calculation unit 17 (BVK) to obtain information about the operation of the second transmitting and receiving element 2.2 of the flexible acoustic array 1 and to the logic adder 19 (LS), the output signal of which triggers the time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2) and 16.3 (I3). Again, the received signals are received and recorded in the implementation memory block 6 (BPR). But the signals received by the first transceiver element 2.1 are not recorded in this case, since the implementation of these signals, according to the principle of reciprocity, is identical to that which has already been received by the second transceiver element 2.2 when sending a probing signal by its first transceiver element 2.1 in the previous cycle of probing and receiving ultrasonic signals. Simultaneously with this process, the signal emitted by the reverse side of the second transceiver element 2.2, acoustic sensors 13.1 (AD1), 13.2 (AD2) and 13.3 (AD3) is received and amplified by amplifiers 14.1 (U1), 14.2 (U2) and 14.3 ( U3). When this signal exceeds the threshold level, which is set by the reference voltage source 18 (ION), comparators 15.1 (K1), 15.2 (K2) and 15.3 (K3) output signals to time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2) and 16.3 ( And3) stopping their work. Information about the duration of time intervals is supplied to the coordinate calculation unit 17 (BVK), which calculates the coordinates ( , , ) of the second transmitting and receiving element 2.2 of the flexible antenna array 1 using the triangulation method, solving a system of three equations:

, ,

где , , - координаты первого акустического датчика;Where , , - coordinates of the first acoustic sensor;

, , - координаты второго акустического датчика; , , - coordinates of the second acoustic sensor;

, , - координаты третьего акустического датчика; , , - coordinates of the third acoustic sensor;

, , - координаты второго элемента гибкой акустической решетки; , , - coordinates of the second element of the flexible acoustic array;

- расстояние между первым акустическим датчиком и вторым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the first acoustic sensor and the second element of the flexible antenna array;

- расстояние между вторым акустическим датчиком и вторым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the second acoustic sensor and the second element of the flexible antenna array;

- расстояние между третьим акустическим датчиком и вторым элементом гибкой антенной решетки. - the distance between the third acoustic sensor and the second element of the flexible antenna array.

Рассчитанные координаты блок вычисления координат 17 (БВК) передает в вычислительный блок 7 (ВБ).The calculated coordinates are transmitted by the coordinate calculation unit 17 (BVK) to the computing unit 7 (VB).

Затем в третьем цикле зондирования-приема ультразвуковых сигналов все происходит аналогично изложенному выше, по сигналу от блока синхронизации 11 (БС) измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) устанавливаются в нулевое состояние, а третий генератор импульсов 3.3 (ГИ3) по сигналу от блока синхронизации 11 (БС) возбуждает третий приемо-передающий элемент 2.3 гибкой антенной решетки 1, который посылает в объект контроля 12 зондирующий сигнал. Этот же сигнал от блока синхронизации 11 (БС) поступает в блок вычисления координат 17 (БВК) для получения информации о работе третьего приемо-передающего элемента 2.3 гибкой акустической решетки 1 и в логический сумматор 19 (ЛС), выходной сигнал которого запускает измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3). Снова происходит прием и запись принятых сигналов в блок памяти реализаций 6 (БПР), но сигналы от первого 2.1 и второго 2.2 приемо-передающих элементов гибкой акустической решетки 1 не записываются. Одновременно с этим процессом происходит прием сигнала, излученного обратной стороной третьего приемо-передающего элемента 2.3, акустическими датчиками 13.1 (АД1), 13.2 (АД2), 13.3 (АД3), его усиление усилителями 14.1 (У1), 14.2 (У2), 14.3 (У3). При превышении этим сигналом порогового уровня, который задается источником опорного напряжения 18 (ИОН), компараторы 15.1 (К1), 15.2 (К2) и 15.3 (К3) выдают сигналы на измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2) и 16.3 (И3) останавливая их работу. Информация о длительности временных интервалов поступает в блок вычисления координат 17 (БВК), который вычисляет координаты (, , ) третьего приемо-передающего элемента 2.3 гибкой антенной решетки 1 методом триангуляции, решая систему трех уравнений:Then, in the third cycle of probing and receiving ultrasonic signals, everything happens in the same way as described above, according to a signal from synchronization unit 11 (BS), time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) are set to zero, and the third pulse generator 3.3 (GI3), based on a signal from the synchronization unit 11 (BS), excites the third transmitting and receiving element 2.3 of the flexible antenna array 1, which sends a probing signal to the control object 12. The same signal from the synchronization unit 11 (BS) is supplied to the coordinate calculation unit 17 (BVK) to obtain information about the operation of the third transceiver element 2.3 of the flexible acoustic array 1 and to the logic adder 19 (LS), the output signal of which triggers the time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3). Again, the received signals are received and recorded in the implementation memory block 6 (BPR), but the signals from the first 2.1 and second 2.2 transmitting and receiving elements of the flexible acoustic array 1 are not recorded. Simultaneously with this process, the signal emitted by the reverse side of the third transceiver element 2.3 is received by acoustic sensors 13.1 (AD1), 13.2 (AD2), 13.3 (AD3), and amplified by amplifiers 14.1 (U1), 14.2 (U2), 14.3 ( U3). When this signal exceeds the threshold level, which is set by the reference voltage source 18 (ION), comparators 15.1 (K1), 15.2 (K2) and 15.3 (K3) output signals to time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2) and 16.3 ( And3) stopping their work. Information about the duration of time intervals is supplied to the coordinate calculation block 17 (BVK), which calculates the coordinates ( , , ) of the third transmitting and receiving element 2.3 of the flexible antenna array 1 using the triangulation method, solving a system of three equations:

, ,

где , , - координаты первого акустического датчика;Where , , - coordinates of the first acoustic sensor;

, , - координаты второго акустического датчика; , , - coordinates of the second acoustic sensor;

, , - координаты третьего акустического датчика; , , - coordinates of the third acoustic sensor;

, , - координаты третьего элемента гибкой акустической решетки; , , - coordinates of the third element of the flexible acoustic array;

- расстояние между первым акустическим датчиком и третьим элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the first acoustic sensor and the third element of the flexible antenna array;

- расстояние между вторым акустическим датчиком и третьим элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the second acoustic sensor and the third element of the flexible antenna array;

- расстояние между третьим акустическим датчиком и третьим элементом гибкой антенной решетки. - the distance between the third acoustic sensor and the third element of the flexible antenna array.

Рассчитанные координаты блок вычисления координат 17 (БВК) передает в вычислительный блок 7 (ВБ).The calculated coordinates are transmitted by the coordinate calculation unit 17 (BVK) to the computing unit 7 (VB).

В последнем, n-ном цикле зондирования-приема по сигналу от блока синхронизации 11 (БС) измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2), 16.3 (И3) устанавливаются в нулевое состояние, а n-ный генератор импульсов 3.n (ГИn) по сигналу от блока синхронизации 11 (БС) возбуждает n-ный приемо-передающий элемент 2.n гибкой антенной решетки 1, который посылает в объект контроля 12 зондирующий сигнал. Этот же сигнал от блока синхронизации 11 (БС) поступает в блок вычисления координат 17 (БВК) для получения информации о работе n-ного приемо-передающего элемента 2.n гибкой акустической решетки 1 и в логический сумматор 19 (ЛС), выходной сигнал которого запускает измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2) и 16.3 (И3). Снова происходит прием и запись принятых сигналов в блок памяти реализаций 6 (БПР), но в блок памяти реализаций 6 (БПР) записывается всего одна реализация принятых сигналов. Одновременно с этим процессом происходит прием сигнала, излученного обратной стороной n-ного приемо-передающего элемента 2.n, акустическими датчиками 13.1 (АД1), 13.2 (АД2) и 13.3 (АД3), его усиление усилителями 14.1 (У1), 14.2 (У2) и 14.3 (У3). При превышении этим сигналом порогового уровня, который задается источником опорного напряжения 18 (ИОН), компараторы 15.1 (К1), 15.2 (К2), 15.3 (К3) выдают сигналы на измерители временных интервалов 16.1 (И1), 16.2 (И2) и 16.3 (И3) останавливая их работу. Информация о длительности временных интервалов поступает в блок вычисления координат 17 (БВК), который вычисляет координаты (, , ) n-ного приемо-передающего элемента 2.n гибкой антенной решетки 1 методом триангуляции, решая систему трех уравнений:In the last, n-th cycle of probing-reception on a signal from synchronization unit 11 (BS), time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2), 16.3 (I3) are set to zero, and the n-th pulse generator 3.n (GIn), based on a signal from the synchronization unit 11 (BS), excites the n-th transmitting and receiving element 2.n of the flexible antenna array 1, which sends a probing signal to the control object 12. The same signal from the synchronization unit 11 (BS) enters the coordinate calculation unit 17 (BVK) to obtain information about the operation of the n-th transmitting and receiving element 2.n of the flexible acoustic array 1 and to the logic adder 19 (LS), the output signal of which launches time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2) and 16.3 (I3). Again, the received signals are received and recorded in the implementation memory block 6 (BPR), but only one implementation of the received signals is recorded in the implementation memory block 6 (BPR). Simultaneously with this process, the signal emitted by the reverse side of the n-th receiving and transmitting element 2.n is received by acoustic sensors 13.1 (AD1), 13.2 (AD2) and 13.3 (AD3), and amplified by amplifiers 14.1 (U1), 14.2 (U2 ) and 14.3 (U3). When this signal exceeds the threshold level, which is set by the reference voltage source 18 (ION), comparators 15.1 (K1), 15.2 (K2), 15.3 (K3) output signals to time interval meters 16.1 (I1), 16.2 (I2) and 16.3 ( And3) stopping their work. Information about the duration of time intervals is supplied to the coordinate calculation block 17 (BVK), which calculates the coordinates ( , , ) nth transmitting and receiving element 2.n of flexible antenna array 1 by triangulation method, solving a system of three equations:

, ,

где , , - координаты первого акустического датчика;Where , , - coordinates of the first acoustic sensor;

, , - координаты второго акустического датчика; , , - coordinates of the second acoustic sensor;

, , - координаты третьего акустического датчика; , , - coordinates of the third acoustic sensor;

, , - координаты n-го элемента гибкой акустической решетки; , , - coordinates of the nth element of the flexible acoustic array;

- расстояние между первым акустическим датчиком и n-ым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the first acoustic sensor and the n-th element of the flexible antenna array;

- расстояние между вторым акустическим датчиком и n-ым элементом гибкой антенной решетки; - the distance between the second acoustic sensor and the nth element of the flexible antenna array;

- расстояние между третьим акустическим датчиком и n-ым элементом гибкой антенной решетки. - the distance between the third acoustic sensor and the nth element of the flexible antenna array.

Рассчитанные координаты блок вычисления координат 17 (БВК) передает в вычислительный блок 7 (ВБ).The calculated coordinates are transmitted by the coordinate calculation unit 17 (BVK) to the computing unit 7 (VB).

После выполнения всех этих циклов зондирования-приема ультразвуковых сигналов, то есть после того как все приемо-передающие элементы 2 гибкой антенной решетки 1 совершат по одной посылке зондирующего сигнала, в блоке памяти реализаций 6 (БПР) оказываются записанными N=n·(n+1)/2 реализаций принятых сигналов. Каждая реализация - это результат зондирования и приема сигналов каждой из возможных пар приемо-передающих элементов 2.1, 2.2, …, 2.n включая и совмещенные пары, когда излучатель и приемник - один и тот же элемент. В частности, если n=16, количество реализаций N=136. After completing all these cycles of probing and receiving ultrasonic signals, that is, after all the receiving and transmitting elements 2 of the flexible antenna array 1 send one probe signal each, N=n·(n+ 1)/2 implementations of received signals. Each implementation is the result of probing and receiving signals from each of the possible pairs of transmitting and receiving elements 2.1, 2.2, ..., 2.n, including combined pairs when the emitter and receiver are the same element. In particular, if n=16, the number of implementations is N=136.

После этого начинается реконструкция изображения внутренней структуры объекта контроля 12 поочередно для каждой визуализируемой точки. Для этого вычислительный блок 7 (ВБ) реализует функцию:After this, the reconstruction of the image of the internal structure of the control object 12 begins in turn for each visualized point. For this purpose, computing unit 7 (VB) implements the function:

, ,

где u_A(t) - суммарный сигнал, принятый гибкой антенной решеткой из точки А(x, z) объекта контроля с координатами (x, z);where u _A (t) is the total signal received by the flexible antenna array from point A(x, z) of the control object with coordinates (x, z);

i, j - номера передающих и приемных элементов гибкой антенной решетки соответственно;i, j are the numbers of transmitting and receiving elements of the flexible antenna array, respectively;

I, R - общее количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля на прямом пути от гибкой антенной решетки к точке А(x, z) и на обратном пути от точки А(x, z) к гибкой антенной решетке соответственно;I, R - the total number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object on the direct path from the flexible antenna array to point A(x, z) and on the return path from point A(x, z) to the flexible antenna array, respectively;

М - максимальное количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля отдельно на прямом и обратном путях распространения сигнала, используемое при реконструкции изображения;M is the maximum number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object separately on the forward and reverse paths of signal propagation, used in image reconstruction;

u_i,j - фрагмент реализации, полученной от элементов i, j антенной решетки;u _i,j - fragment of the implementation obtained from elements i, j of the antenna array;

t - текущее время;t - current time;

t_Ai,j(I, R) - время задержки фрагмента u_i,j реализации, содержащего сигнал, прошедший по траектории с общим количеством (I+R) отражений от обеих границ объекта контроля;t _Ai,j (I, R) - delay time of fragment u _i,j of the implementation containing a signal that has passed along a path with a total number (I+R) of reflections from both boundaries of the test object;

τ_u - длительность зондирующего сигнала.τ _u is the duration of the probing signal.

Полученный суммарный сигнал u_A(t) для каждой визуализируемой точки сохраняется в блоке накопительной памяти 10 (БНП), а затем в вычислительном блоке 7 (ВБ) суммарный сигнал u_A(t) детектируется (вычисляется его огибающая) и значение U_A максимума полученной функции записывается в блок памяти изображения 8 (БПИ). Это значение (число) кодируется в градациях серого или цветом для отображения на экране дисплея 9 (Д).The resulting total signal u _A (t) for each visualized point is stored in the storage memory block 10 (BNP), and then in the computing unit 7 (CB) the total signal u _A (t) is detected (its envelope is calculated) and the value U _A of the maximum of the received function is written to image memory block 8 (IBPI). This value (number) is encoded in grayscale or color for display on the display screen 9 (D).

На фиг. 2 показана томограмма зоны контроля изделия с криволинейной поверхностью и искусственно внесенным дефектом, полученная с помощью предлагаемого устройства. Гибкую антенную решетку 1 располагали сверху изделия и плотно прижимали к поверхности. Частота излучения составила 5 МГц. На томограмме отображается в виде темно-синего пятна акустический образ дефекта. Расстояния от решетки до дефекта составило 21 мм.In fig. Figure 2 shows a tomogram of the control zone of a product with a curved surface and an artificially introduced defect, obtained using the proposed device. The flexible antenna array 1 was placed on top of the product and pressed tightly to the surface. The radiation frequency was 5 MHz. The acoustic image of the defect is displayed on the tomogram as a dark blue spot. The distance from the grating to the defect was 21 mm.

На фиг. 3 показана томограмма зоны контроля этого же изделия, полученная с помощью прототипа. На термограмме отображается в виде темно-синих пятен акустический образ трех дефектов вместо одного.In fig. Figure 3 shows a tomogram of the control zone of the same product, obtained using a prototype. The acoustic image of three defects instead of one is displayed on the thermogram in the form of dark blue spots.

Claims (20)

1. Способ ультразвуковой томографии, включающий размещение гибкой антенной решетки вплотную на поверхности объекта контроля с плоской или криволинейной поверхностью, помещенного в иммерсионную ванну, размещение акустического датчика с обратной стороны гибкой антенной решетки так, что он расположен в иммерсионной жидкости, а гибкая антенная решетка полностью расположена в его акустическом поле, излучение ультразвуковых сигналов независимо каждым элементом решетки, прием излученных в обратную сторону ультразвуковых сигналов каждым элементом гибкой антенной решетки, определение расстояния от каждого элемента гибкой антенной решетки до акустического датчика по времени распространения ультразвуковых сигналов от каждого элемента гибкой антенной решетки до акустического датчика, определение по этим данным координат элементов гибкой антенной решетки, используемым для реконструкции изображения внутренней структуры объекта контроля поочередно для каждой визуализируемой точки методом цифровой фокусировки, детектирование суммарного сигнала, сохранение значения максимума в памяти изображений, кодирование в градациях серого или цветом для отображения на экране дисплея, отличающийся тем, что с обратной стороны гибкой антенной решетки размещают три акустических датчика в вершинах произвольного треугольника на пластине, прикрепленной к кронштейну на краю иммерсионной ванны так, что они погружены в иммерсионную жидкость, а гибкая антенная решетка полностью расположена в их акустическом поле, излученные в обратную сторону ультразвуковые сигналы каждым элементом гибкой антенной решетки принимают тремя акустическими датчиками, преобразуют в электрические сигналы, которые усиливают, сравнивают с пороговым значением, фиксируют время между излученным сигналом и срабатыванием компаратора, по этому времени определяют расстояния от каждого элемента гибкой антенной решетки до трех акустических датчиков, по этим данным определяют координаты элементов гибкой антенной решетки, решая систему трех уравнений:1. An ultrasonic tomography method, including placing a flexible antenna array close to the surface of a test object with a flat or curved surface placed in an immersion bath, placing an acoustic sensor on the back side of the flexible antenna array so that it is located in the immersion liquid, and the flexible antenna array is completely located in its acoustic field, emission of ultrasonic signals independently by each element of the array, reception of ultrasonic signals emitted in the opposite direction by each element of the flexible antenna array, determination of the distance from each element of the flexible antenna array to the acoustic sensor by the time of propagation of ultrasonic signals from each element of the flexible antenna array to acoustic sensor, determining from this data the coordinates of the elements of a flexible antenna array, used to reconstruct the image of the internal structure of the test object in turn for each visualized point using the digital focusing method, detecting the total signal, storing the maximum value in image memory, encoding in grayscale or color for display on display screen, characterized in that on the back side of the flexible antenna array three acoustic sensors are placed at the vertices of an arbitrary triangle on a plate attached to a bracket on the edge of the immersion bath so that they are immersed in the immersion liquid, and the flexible antenna array is completely located in their acoustic field , ultrasonic signals emitted in the opposite direction by each element of the flexible antenna array are received by three acoustic sensors, converted into electrical signals, which are amplified, compared with a threshold value, the time between the emitted signal and the operation of the comparator is recorded, and from this time the distances from each element of the flexible antenna array are determined up to three acoustic sensors, from these data the coordinates of the elements of the flexible antenna array are determined by solving a system of three equations: где , , - координаты первого акустического датчика;Where , , - coordinates of the first acoustic sensor; , , - координаты второго акустического датчика; , , - coordinates of the second acoustic sensor; , , - координаты третьего акустического датчика; , , - coordinates of the third acoustic sensor; , , - координаты s-го элемента гибкой акустической решетки; , , - coordinates of the s-th element of the flexible acoustic array; l ₁ - расстояние между первым акустическим датчиком и s-ым элементом гибкой антенной решетки; l ₁ is the distance between the first acoustic sensor and the s-th element of the flexible antenna array; l ₂ - расстояние между вторым акустическим датчиком и s-ым элементом гибкой антенной решетки; l ₂ - distance between the second acoustic sensor and the s-th element of the flexible antenna array; l ₃ - расстояние между третьим акустическим датчиком и s-ым элементом гибкой антенной решетки, l ₃ - distance between the third acoustic sensor and the s-th element of the flexible antenna array, полученные значения координат элементов гибкой антенной решетки используют для реконструкции томограммы методом цифровой фокусировки.the obtained values of the coordinates of the elements of the flexible antenna array are used to reconstruct the tomogram using the digital focusing method. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реконструируют томограмму методом цифровой фокусировки, используя выражение:2. The method according to claim 1, characterized in that the tomogram is reconstructed using the digital focusing method, using the expression: , , где u_A(t) - суммарный сигнал, принятый антенной решеткой из точки А(x, z) объекта контроля с координатами x, z;where u _A (t) is the total signal received by the antenna array from point A(x, z) of the test object with coordinates x, z; i, j - номера излучающих и принимающих элементов антенной решетки соответственно;i, j - numbers of radiating and receiving elements of the antenna array, respectively; I, R - общее количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля на прямом пути от антенной решетки к точке А(x, z) и на обратном пути от точки А(x, z) к антенной решетке соответственно;I, R - the total number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object on the direct path from the antenna array to point A(x, z) and on the return path from point A(x, z) to the antenna array, respectively; М - максимальное количество отражений ультразвукового сигнала от обеих границ объекта контроля отдельно на прямом и обратном путях распространения сигнала, используемое при реконструкции изображения;M is the maximum number of reflections of the ultrasonic signal from both boundaries of the test object separately on the forward and reverse paths of signal propagation, used in image reconstruction; u_i,j - фрагмент реализации, полученной от элементов i, j антенной решетки;u _i,j - fragment of the implementation obtained from elements i, j of the antenna array; t - текущее время;t - current time; t_Ai,j(I, R) - время задержки фрагмента u_i,j реализации, содержащего сигнал, прошедший по траектории с общим количеством (I+R) отражений от обеих границ объекта контроля;t _Ai,j (I, R) - delay time of fragment u _i,j of the implementation containing a signal that has passed along a path with a total number (I+R) of reflections from both boundaries of the test object; - длительность зондирующего импульса. - duration of the probing pulse.