Detekce zvukového pole vysoce intenzivního fokusovaného ultrazvuku HIFU piezo

Za prvé, akustický tlak HIFU keramický měnič je velmi velký. Když akustický tlak překročí práh kavitace, dojde v měřicím médiu ke kavitaci. V tuto chvíli místní nabízejí extrémně vysoký tlak a vysokorychlostní proud generovaný výbuchem kavitační bubliny. Rázová vlna poškodí snímač; za druhé, intenzita zvuku je velmi vysoká, minimální intenzita zvuku není menší než 1000 W/cm2, což snadno způsobí zvýšení teploty měřicího zařízení. Když teplota citlivého piezomateriálu stoupne na Curieovu teplotu, citlivost snímače prudce klesne. za třetí, pokud není vibrační fáze každého bodu vyzařovacího povrchu měniče stejnoměrná, intenzita zvuku v ohnisku není nutně úměrná druhé mocnině akustického tlaku; za čtvrté, pokud vyzařovaná zvuková vlna dosáhne konečného rozsahu amplitudy, proces šíření je snadný. 

Vznikají nelineární harmonické a dochází k saturaci zvuku. To vše ztěžuje měření. Existují tři hlavní aspekty: Za prvé, dynamický rozsah zvukového pole HIFU je velmi velký a intenzita zvuku v ohnisku je mnohem vyšší než v nezaostřeném bodě a změny hodnot jsou tři nebo čtyři řády; za druhé, za podmínek vysoké intenzity zvuku mají na měření velký vliv nelineární faktory, jako je kavitace. Za třetí, jemné měření akustické ohniskové oblasti vyžaduje vysoké prostorové rozlišení měřicího zařízení a snímače. Proto jsou konstrukční požadavky na měřicí zařízení vysoké. Přesný popis parametrů měřicího zařízení Zvukové pole keramického měniče 4 MHz HIFU při vysokém akustickém tlaku se stalo důležitou otázkou ve vývoji technologie HIFU. Hlavní parametry popisující zvukové pole HIFU jsou akustický výkon, intenzita zvuku, akustický tlak a ohnisková vzdálenost zvuku. Detekce zvukového pole HIFU zatím nebyla úplně ideální metoda. Každá metoda používá jeden aspekt zvukového pole HIFU k detekci jednoho nebo několika parametrů zvukového pole. V současnosti jsou hlavními metodami detekce zvukového pole HIFU metoda radiačního tlaku, metoda měření hydrofonem, kontrola vláken a optická detekce.

Běžné metody pro detekci zvukového pole HIFU:

Radiační metoda pro detekci síly záření je osvědčená metoda měření, která se zaměřuje na měření rovinného výkonu ultrazvuku v kapalině. V roce 1987, za podmínek geometrické akustiky,piezokeramika pro HIFU je bezdifrakční vysokofrekvenční omezení a směrovost vzdáleného pole jako pravoúhlá funkce, byl odvozen vzorec pro výpočet síly záření v zaostřeném ultrazvukovém poli, odchylka při 30° je menší než 0,8%. V roce 1998, kdy byla aplikována geometrická akustická metoda k odvození obecného vzorce síly záření fokusovaného ultrazvuku na testovací terč, je diskutována síla záření na terč totálního odrazu a terče celkové absorpce a provedeno experimentální ověření. Odchylka mezi výsledkem měření ultrazvukového výkonu 1,6 MHz a kalorimetrickou metodou není větší než 3 %. V roce 2005 použil Shaw z Národní fyzikální laboratoře Spojeného království integrály a experimenty k ověření platnosti obecného vzorce. Výsledky byly vcelku konzistentní. Pomocí radiační metody vodního sloupce (voda měří tlak akustického záření nebo hustotu akustické energie v místě měření) se intenzita zvukového pole anodového napájecího napětí piezokeramika pro řídicí obvod laserového stroje se měří od 200V do 2600V. 

Poukazuje se na to, že metoda vodního sloupce může zvýšit rozsah měření zvukového pole na 2000 W/cm2, ale když napětí stoupne na určitou úroveň (2600 V), akustický výkon je příliš velký a ve vodě se vytvoří jasná kavitační bublinová skupina a zvukové pole je narušeno, aby byl měřený akustický výkon zřejmý. Nestabilní s nasyceným trendem. Čína prošla národními standardy měření akustického výkonu zaměřeného na ultrazvuk s vysokou intenzitou a charakteristik zvukového pole. Průmyslové standardy systémů ošetření vysoce intenzivním zaostřeným ultrazvukem (HIFU) jsou základními myšlenkami charakteristik zaostřování ultrazvuku a měření výkonu ultrazvuku. Metoda Piezokrystal HIFU využívá metodu trojrozměrného skenování hydrofonu k nalezení polohy akustického tlaku, skenuje a měří zaostřené zvukové pole a vypočítává geometrické parametry ohniska a poté přímo měří akustický tlak při plném výkonu v ohnisku pro odvození maximální intenzity zvuku. Pro standard se doporučují hydrofony a radiační metody.