Ультразвукові перетворювачі застосовуються у багатьох промислових та медичних додатках. Читайте далі, щоб знати їх основні частини та те, як вони працюють.
Перетворювач
Перетворювачі - це спеціальні інструменти, які мають можливість перетворювати один тип енергії в інший. Перетворювач є життєво важливим компонентом сонографії або ультразвукової візуалізації. У сонографії камера є перетворювачем. Коли електричний заряд застосовується до камери, камера перетворює цю енергію у вібрації. Це відомо як п'єзоелектричний ефект. Коливання виконуються у вигляді звукових хвиль. Камера виготовлена з різних компонентів. Кожен з цих компонентів відіграє певну роль у виробництві звукових хвиль, передачі цих звукових хвиль у тіло та прийому відлуння від тіла.
П'єзоелектричні кристали
Основними компонентами камери є п'єзоелектричні кристали . Кристали ультразвукового перетворювача, як правило, синтетичні кристали, виготовлені з PZT (титанат цирконату свинцю). Кристали виробляють вібрації, коли на них подається напруга. Частота вібрації залежить від величини напруги, прикладеної до кристалів, а частота звукових хвиль залежить від частоти вібрації.
Фокус
Кристал, який використовується в ультразвуковому перетворювачі, має форму, схожу на кругову лінзу. З кристала проектується звуковий промінь. Спочатку діаметр звукового променя такий же, як у кристала. Коли діаметр променя зменшиться до половини його початкового діаметра, фокус досягається. Діаметр знову збільшується після фокусування. Щоб утворити двовимірне зображення, ультразвуковий перетворювач використовує безліч п'єзоелектричних кристалів.
Налаштування
Важливо відрегулювати настройки на ультразвуковому апараті. Це тому, що природного фокусу променя недостатньо для отримання точного зображення певних деталей. Необхідний фокус залежить від відстані між перетворювачем і деталлю. Для поліпшення фокусування використовуються такі інструменти, як дзеркала та лінзи. Сонограф регулює налаштування на ультразвуковому апараті для управління електронним фокусуванням. Коли фокус змінюється, ультразвуковий перетворювач подає напругу в різний час на різні кристали. Так змінюється фокус променя.
Акустичний опір
Акустичний опір викликається швидкістю звукової хвилі та щільністю матеріалу. Швидкість звукової хвилі залежить від типу матеріалу, через який вона проходить. Важко мати зчитування сонограми, коли матеріали не мають однакового акустичного опору. Це тому, що звук буде відбиватися назад на інструменті. Кількість звуку, який буде відбиватися і передаватиметься тілом, залежить від різниці в акустичних опорах матеріалів. Повітря і кристал мають дуже різні акустичні імпеданси. Тому жодне ультразвукове дослідження не буде передано за межі поверхні ультразвукового перетворювача.
Зрівняльний шар
Відповідні шари використовуються для того, щоб зробити акустичний опір між тілом і п'єзоелектричним кристалом якомога менше. Пару цих шарів кладуть в середину перетворювача і кристала. Акустичні імпеданси першого шару і кристала майже однакові. Акустичний опір останнього шару майже такий же, як акустичний опір шкіри. Завдяки цій стратегії в організм передається більше звуку.
Ультразвуковий гель
Повітря не є хорошим провідником звуку. І так, ультразвуковий гель використовується для усунення повітря між шкірою і перетворювачем. Гель наносять на шкіру. За допомогою ультразвукового гелю звукові хвилі легко передаються в організм.
Ультразвукова візуалізація
Ультразвукове зображення виробляється за допомогою ультразвукових перетворювачів та ультразвукових звукових хвиль. Коли звукові хвилі потрапляють на тканини, вони відбиваються. Це називається відлунням. Звукові хвилі повертаються туди, звідки вони прийшли. Вони проходять через гель, шари і знову кристалізуються. Як тільки хвилі досягають кристала, вони перетворюються в електро потенційну енергію (напругу). Потім енергія електропотенціалу обробляється та перетворюється на ультразвукове зображення іншими компонентами ультразвукової машини.
