2.4.2. ПОЛЯ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ КРАЕВЫХ ВОЛН И АКСИКОНОВ

Формирование сферически сходящихся волновых фронтов не является единственным методом, обеспечивающим возможность получения остронаправленных акустических пучков с заданными параметрами. Как уже отмечалось, в одном из основных применений ультразвука, а именно в эхо-импульсной диагностике, в общем случае требуется, чтобы пучки имели достаточно равномерный узкий профиль на протяжении большой глубины фокусировки. На рис. 2.12 показан один из способов, позволяющих сформировать такие узконаправленные пучки.

Выделим тонкую полоску ВВ на поверхности усеченного конуса АС. Если эта полоска действует как излучатель коротких импульсов, то она будет возбуждать волну тороидальной формы, краевые составляющие которой совпадают по фазе только в направлении вдоль оси конуса. Эхо-сигналы от оси можно зарегистрировать путем переключения данной полоски в режим приема. Поскольку подобное устройство имеет большое относительное отверстие в пределах определенного участка вдоль оси, сравнимого по своей протяженности с диаметром круговой полоски, то создаваемое им поле будет иметь центральный максимум, ширина которого в пределах этого участка сравнима с длиной волны. Свойства таких преобразователей «краевой волны» (см. разд. 2.3, посвященный импульсным полям) исследованы в работе [34]. К их недостаткам относится, по всей видимости, слабая чувствительность.

Рис. 2.12. Чертеж, поясняющий работу преобразователей краевых волн и аксиконов.

Рассмотрим теперь устройство, являющееся в некотором смысле обобщением предыдущей модели. Речь идет о преобразователе, рабочая поверхность которого охватывает всю поверхность АС усеченного конуса. Если такой преобразователь работает в режиме излучения (или приема или же приема-передачи), то его поле будет создаваться волновым фронтом, сходящимся от конуса АС (или расходящимся к нему). И вновь пространственная синфазность волн будет наблюдаться на оси, а временная синфазность — в той точке на оси конуса, для которой расстояние до оси вдоль нормали к конической поверхности (например, соответствует времени распространения. Основательный анализ полей преобразователей такого типа проведен в работе [25]. По аналогии с оптикой данные устройства называются аксиконами. Разработаны также зеркальные аксиконы, в которых одно или несколько зеркал заданной формы используются в комбинации с плоским или искривленным преобразователем для генерации конического волнового фронта [5]. В разд. 2.6 рассматриваются характеристики одной из конкретных конструкций аксиконов. Показано, что с помощью аксиконов можно получить узкий центральный максимум в распределении поля (шириной порядка одной длины волны при больших значениях относительного отверстия) при сохранении значительной глубины

фокусировки. Показано также, что по сравнению со сферическими фокусирующими системами аксиконные преобразователи (по крайней мере их простейшие конструкции) характеризуются более выраженными боковыми лепестками.