Ултразвуковите преобразуватели се използват в много индустриални и медицински приложения. Прочетете, за да знаете основните им части и как работят.
Датчик
Преобразувателите са специални инструменти, които имат способността да превръщат един енергиен тип в друг. Преобразувателят е жизненоважен компонент на сонографията или ултразвуковото изображение. В сонографията камерата е преобразувател. Когато към камерата се приложи електрически заряд, камерата преобразува тази енергия във вибрации. Това е известно като пиезоелектричен ефект. Вибрациите са под формата на звукови вълни. Камерата е изработена от различни компоненти. Всеки от тези компоненти играе роля в производството на звукови вълни, предаването на тези звукови вълни в тялото и приемането на ехо от тялото.
Пиезоелектрични кристали
Основните компоненти на камерата са пиезоелектрични кристали . Кристалите в ултразвуков преобразувател обикновено са синтетични кристали, изработени от PZT (оловен цирконат титанат). Кристалите произвеждат вибрации, когато към тях се прилага напрежение. Честотата на вибрациите зависи от количеството напрежение, приложено към кристалите, а честотата на звуковите вълни зависи от честотата на вибрациите.
фокус
Кристалът, използван в ултразвуков преобразувател, има форма, подобна на кръгла леща. От кристала се прожектира звуков лъч. В началото диаметърът на звуковия лъч е същият като този на кристала. Когато диаметърът на лъча се намали до половината от първоначалния му диаметър, се достига фокусът. Диаметърът отново се увеличава след фокуса. За да може да генерира двуизмерно изображение, ултразвуков преобразувател използва много пиезоелектрични кристали.
Настройки
Важно е да коригирате настройките на ултразвуков апарат. Това е така, защото естественият фокус на лъча не е достатъчен, за да се получи точно изображение на конкретни части. Необходимият фокус зависи от разстоянието между датчика и частта. За да се подобри фокусирането, се използват инструменти като огледала и лещи. Сонографът настройва настройките на ултразвуковата машина, за да контролира електронното фокусиране. Когато фокусът се промени, ултразвуковият преобразувател прилага напрежение в различно време към различни кристали. Така се променя фокусът на лъча.
Акустичен импеданс
Акустичният импеданс се причинява от скоростта на звуковата вълна и плътността на материала. Скоростта на звуковата вълна зависи от вида на материала, през който преминава. Трудно е да се прочете сонограма, когато материалите нямат същия акустичен импеданс. Това е така, защото звукът ще се отразява обратно към инструмента. Количествата звук, които ще бъдат отразени и ще бъдат предадени през тялото, зависят от разликата в акустичните импеданси на материалите. Въздухът и кристалът имат много различни акустични импеданси. Следователно, няма да се предава ултразвук извън повърхността на ултразвуковия преобразувател.
Съответстващ слой
Съвпадащи слоеве се използват, за да направят акустичния импеданс между тялото и пиезоелектричния кристал възможно най-малко. Няколко от тези слоеве се поставят в средата на преобразувателя и кристала. Акустичните импеданси на първия слой и кристала са почти еднакви. Акустичният импеданс на последния слой е почти същият като акустичния импеданс на кожата. Поради тази стратегия се предава повече звук в тялото.
Ултразвуков гел
Въздухът не е добър проводник на звук. И така, ултразвуковият гел се използва за елиминиране на въздуха между кожата и преобразувателя. Гелът се слага върху кожата. С помощта на ултразвуков гел звуковите вълни лесно се предават в тялото.
Ултразвуково изображение
Ултразвуковото изображение се получава с помощта на ултразвукови преобразуватели и ултразвукови звукови вълни. Когато звуковите вълни ударят тъканите, те се отразяват. Това се нарича ехо. Звуковите вълни се връщат там, откъдето са дошли. Те преминават през гела, слоевете и отново кристала. След като вълните достигнат кристала, те се превръщат в електро потенциална енергия (напрежение). След това електропотенциалната енергия се обработва и преобразува в ултразвуково изображение от другите компоненти на ултразвуковата машина.
