algemene metode van HIFU vir klankveldtoetsing

Die bestralingsmetode is 'n goed gevestigde meetmetode wat op die meet van die vliegtuig fokus piëzo-elektriese keramiek skuifplate in 'n vloeistof. In 1987 het Beissner die berekeningsformule van die stralingskrag op die ten volle geabsorbeerde teiken in die gefokusde ultrasoniese klankveld afgelei onder die aanname dat die geometriese akoestiek, die nie-diffraktiewe hoëfrekwensiebeperking en die ver-veldgerigtheid reghoekige funksies is, Wanneer die hoek ≤ 30 ° afwyking minder as 8% is. In 1998 het hy die meetkundige akoestiese metode toegepas om die algemene formule van die stralingskrag van gefokusde ultraklank op die toetsteiken af ​​te lei, die stralingskrag op die totale refleksie-teiken en die totale absorpsie-teiken bespreek, en eksperiment uitgevoer wat geverifieer is dat die afwyking van die klankkrag gemeet deur die ultrasoniese kragmeting van 1.6 MHz en die kalorimetrie-metode nie meer as 3% was nie. In 2005 het Shaw van die Nasionale Fisiese Laboratorium van die Verenigde Koninkryk Rayleigh-integrale en eksperimente gebruik om die geldigheid van die algemene formule te verifieer. Die resultate was redelik konsekwent. In 2003 het hy die anode-kragversterkerspanning van die HIFU-omvormeraandrywingkring gemeet deur die stralingsgebaseerde waterkolommetode te gebruik (water wat die akoestiese stralingsdruk of akoestiese energiedigtheid van die meetpunt meet deur die hoogte van die vloeistofkolom in die dun buis te meet).

Die klankveldintensiteit by 200 V tot 2600 V dui aan dat die waterkolommetode die klankveldmeetreeks tot 2000 W / cm 2 kan vergroot, maar wanneer die spanning tot 'n sekere vlak (2600 V) styg, is die klankkrag te groot, en sal aansienlike kavitasie in die water voorkom. Die borrelgroep meng in met die klankveld, maak die meetklankkrag aansienlik onstabiel en vertoon 'n versadigingstendens. In 2004 en 2005 het China die nasionale standaard van 'akoestiese hoë-intensiteit-gefokusde ultraklank-klankkrag- en klankveldkenmerke-meting' en die 'hoë-intensiteit gefokusde ultraklank (H IFU) behandelingstelsel' industriestandaarde geslaag, wat fokus op ultraklankkenmerke en ultraklank. Die basiese idee en metode van kragmeting is om die posisie van die klankdrukfokus deur die hidrofoon driedimensionele skanderingsmetode te vind, die gefokusde klankveld te skandeer en te meet, die geometriese parameters van die fokuspunt te bereken, en dan piëzo-elektriese keramiek plate transducer meet direk die klankdruk op volle krag by die fokus. Hidrofone en bestralingsmetodes word aanbeveel vir die standaard.

2 hidrofoonopsporing

'n Hidrofoon is 'n omskakelaar wat 'n onderwater klankdruksein in 'n elektriese sein omskakel. Wanneer die druk (akoestiese versteuring) op die piëso-elektriese materiaal verander, verander die ladingverspreiding binne die piëso-elektriese materiaal proporsioneel en word dit in die vorm van 'n spanningsein weerspieël, sodat dit deur die elektrode op die oppervlak van die piëso-elektriese keramiekelement onttrek kan word. Hierdie ladings word deur 'n spanningsversterker of 'n ladingsversterker versterk, en die seinverwerking vertoon 'n beeld wat die golfvorm van die klankgolf weerspieël. Die klankdrukmeting in die ultrasoniese klankveld word dus op 'n baie eenvoudige manier voltooi. Tradisionele materiale wat vir ultrasoniese klankveldopsporing gebruik word, is piëzo-elektriese keramiek en PVDF (polivinielideenfluoried).

Piëzo-elektriese keramiek het 'n hoë hardheid en sensitiwiteit, en kan 'n sekere reeks klankdruk in die HIFU-veld teen lae krag weerstaan, maar die klankintensiteit Wanneer dit verhoog word, word die piëzo-elektriese keramiek maklik gebreek, die lineêre dinamiese omvang is klein, en die akoestiese impedansie is hoog, sodat die hidrofoon 'n sekere klankveld het met die gemete interferensie. Die PVDF akoestiese impedansie is naby aan die akoestiese impedansie van water, en dit het goeie akoestiese impedansie wat ooreenstem met water, sagte tekstuur, maklike verwerking, stabiele chemiese eienskappe, wye frekwensierespons en uitstekende lineariteit. Die dinamiese omvang is groter as dié van piëso-elektriese keramiekhidrofone. Daarom word PVDF tans algemeen vir meting gebruik. Dit kan die ongelyke frekwensierespons wat deur piëso-elektriese keramiek vervaardig word, verbeter en die steuring na die gemete klankveld verminder solank die film dun genoeg is. PVDF is beskikbaar in beide film- en naaldtipes. Die deursnee van die filmtipe is groter as 5 cm, terwyl die deursnee van die naald minder as 1 mm is, wat maklik in die HIFU-klankveld beskadig word.

Die grootte van die HIFU-fokusgebied is ongeveer 1,1 mm × 2,1 mm × 3,2 mm. Daarom het PVDF die nadeel van lae ruimtelike resolusie, en dit het randeffek, en die volume kan nie baie klein gemaak word nie. Temperatuurbeperking, depolarisasie vind plaas wanneer die temperatuur 60 °C bereik, die hergebruiktempo laag is, en die hidrofoonmeting vereis 'n meganiese metode vir punt-vir-punt skandering, selfs al skandeer die 10 × 10 cm-vlak, die vinnigste Dit neem ook 'n paar uur, so dit gebruik 'n paar eenvoudige lyne om die klankveldverspreiding te beskryf. In 2002 gebruik hy hoëfrekwensie piëso-elektriese keramiek hol sfere as hidrofone, en dit het unieke voordele in terme van geometrie, grootte en sensitiwiteit. Die deursnee van die bal is 0,7 tot 1 mm, die resonansiefrekwensie is 1,8 tot 2,7 MHz, die sensitiwiteit is twee keer dié van die hidrofoon, en dit het goeie stabiliteit ultrasoniese transducer piëzokeramiese plaat , en die druk is naald-tipe hidrofoon. die toestel word beskou as die ideale sensor vir die meet van hoë-intensiteit klankvelde. 

In 2004 word gerapporteer dat 'n nuwe tipe membraanwaterverwarmer vir HIFU klankveldmeting is, wat aandui dat die sensor klankkrag onmiddellik in HIFU behandeling kan meet, en sodoende akkurate lewering van energie tydens behandeling verseker, en bestralingskragmeting en water .In vergelyking met die meting van die ontvanger, is die komponente duursaam en het 'n klein invloed op temperatuur. In 2006 het Zanelli en Howard 'n hidrofoon ontwerp wat kavitasieskade effektief vermy. Die piëzo-elektriese keramiek word in 'n metaalskerm geplaas om 'n gladde buitenste oppervlak te verskaf wat die moontlikheid van kavitasiekern op die oppervlak minimaliseer. Klein, in die ontgaste gedeïoniseerde water, het die klankveldmeting van die omskakelaar met 'n frekwensie van 1,50 MHz, 'n deursnee van 100 mm en 'n brandpuntsafstand van 150 mm goeie resultate behaal. Die lineêre dinamiese reeks van piëso-elektriese keramiek is egter onvoldoende, wat die boonste limiet daarvan vir gebruik in HIFU-metings beïnvloed.