Lydfeltdetektion af højintensitetsfokuseret ultralyd HIFU piezo

For det første lydtrykket af HIFU keramiske transducer er meget stor. Når lydtrykket overstiger kavitationstærsklen, opstår der kavitation i målemediet. På dette tidspunkt tilbyder de lokale ekstremt højt tryk og højhastighedsstråle genereret af kavitationsbobleeksplosionen. Chokbølgen vil beskadige sensoren; for det andet er lydintensiteten meget høj, minimumslydintensiteten er ikke mindre end 1000W/cm2, hvilket er let at få temperaturen på måleapparatet til at stige. Når temperaturen på det følsomme piezomateriale stiger til curie-temperaturen, falder sensorens følsomhed kraftigt. for det tredje, hvis vibrationsfasen af ​​hvert punkt på transducerens udstrålende overflade ikke er ensartet, er lydintensiteten ved fokus ikke nødvendigvis proportional med kvadratet af lydtrykket; For det fjerde, hvis den udstrålede lydbølge når det endelige amplitudebølgeområde, er udbredelsesprocessen let. 

Der genereres ikke-lineære harmoniske, og lydmætning forekommer. Alt sammen gør målingen vanskelig. Der er tre hovedaspekter: For det første er det dynamiske område af HIFU-lydfeltet meget stort, og lydintensiteten ved fokus er meget højere end ved ikke-fokuspunktet, og værdiændringerne er tre eller fire størrelsesordener; for det andet, under de høje lydintensitetsforhold, har de ikke-lineære faktorer såsom kavitation stor indflydelse på målingen. For det tredje kræver den fine måling af det akustiske fokusområde høj rumlig opløsning af måleindretningen og sensoren. Derfor er designkravene til måleanordningen høje. Nøjagtig beskrivelse af parametrene for 4Mhz HIFU keramisk transducers lydfelt under højt lydtryk er blevet et vigtigt emne i udviklingen af ​​HIFU-teknologi. De vigtigste parametre, der beskriver HIFU-lydfeltet, er lydstyrke, lydintensitet, lydtryk og lydbrændvidde. Detekteringen af ​​HIFU-lydfeltet har endnu ikke været en helt ideel metode. Hver metode bruger et aspekt af HIFU-lydfeltet til at detektere en eller flere parametre i lydfeltet. På nuværende tidspunkt er strålingstrykmetode, hydrofonmålemetode, fiberinspektion og optisk detektion de vigtigste detektionsmetoder for HIFU-lydfelt.

Almindelige metoder til HIFU-lydfeltdetektion:

Strålingsmetoden til strålingskraftdetektering er en veletableret målemetode, der fokuserer på måling af flyets ultralydseffekt i en væske. I 1987, under betingelse af geometrisk akustik,piezo keramik til HIFU er ingen-diffraktion højfrekvent begrænsning og fjernfeltsdirektivitet som en rektangulær funktion, formlen for beregning af strålingskraften er i det fokuserede ultralydslydfelt blev udledt, Afvigelsen ved 30° er mindre end 0,8%. I 1998, som anvendte den geometriske akustiske metode til at udlede den generelle formel for strålingskraften for fokuseret ultralyd på testmålet, diskuteres strålingskraften på det totale reflektionsmål og det totale absorptionsmål og udføres eksperimentel verifikation. Afvigelsen mellem 1,6 MHz ultralydseffektmålingsresultatet og den kalorimetriske metode er ikke mere end 3 %. I 2005 blev Shaw fra National Physical Laboratory i Storbritannien brugt integraler og eksperimenter til at verificere gyldigheden af ​​den generelle formel. Resultaterne var ret konsistente. Ved at bruge den strålingsbaserede vandsøjlemetode (vand måler det akustiske strålingstryk eller den akustiske energitæthed af målepunktet), lydfeltintensiteten af ​​anodeeffektspændingen på piezo keramik til laser maskine drivende kredsløb fra 200V til 2600V måles. 

Det påpeges, at vandsøjlemetoden kan øge lydfeltsmåleområdet til 2000W/cm2, men når spændingen stiger til et vist niveau (2600V), er lydeffekten for stor, og der vil opstå en tydelig kavitationsboblegruppe i vandet, og lydfeltet forstyrres for at gøre den målende lydeffekt tydelig. Ustabil viser en mættet tendens. Kina har bestået de nationale standarder for akustisk højintensitetsfokuseret ultralydslydstyrke og lydfeltkarakteristikmåling. høj-intensitet fokuseret ultralyd (HIFU) behandlingssystem industristandarder er de grundlæggende ideer om at fokusere ultralydsegenskaber og ultralydseffektmåling. Metoden til HIFU piezokrystal bruger hydrofonens tredimensionelle scanningsmetode til at finde placeringen af ​​lydtrykket, scanne og måle det fokuserede lydfelt og beregne de geometriske parametre for brændpunktet og derefter direkte måle lydtrykket ved fuld styrke ved fokus for at udlede den maksimale lydintensitet. Hydrofoner og strålingsmetoder anbefales til standarden.