Hvad er hydrofondetektionen

En hydrofon er en transducer, der konverterer et undervands lydtryksignal til et elektrisk signal. Når trykket (akustisk forstyrrelse) på det piezoelektriske materiale piezokeramiske rør ændres, ladningsfordelingen inde i det piezoelektriske materiale ændres proportionalt og reflekteres i form af et spændingssignal, så det kan udtrækkes gennem elektroden på overfladen af ​​det piezoelektriske element. Disse ladninger forstærkes af en spændingsforstærker eller en ladningsforstærker, og signalbehandlingsoscilloskopet viser et billede, der afspejler lydbølgens bølgeform. Dermed er lydtryksmålingen i ultralydslydfeltet gennemført på en meget ligetil måde. Traditionelle materialer, der bruges til ultralydslydfelttestning, er piezoelektrisk keramik og PVDF (polyvinylidenfluorid). Piezoelektrisk keramik har høj hårdhed og følsomhed og kan modstå et vist område af lydtryk i HIFU-feltet ved lav effekt, men lydintensiteten øges. 

Når den store piezocylinderrørstransduceren er let brudt, det lineære dynamiske område er lille, og den akustiske impedans er høj, så hydrofonen har en vis interferens med målelydfeltet. PVDF-akustiske impedans er tæt på vands akustiske impedans, med god akustisk impedanstilpasning, blød tekstur, nem bearbejdning, med fremragende, kemiske frekvensegenskaber, med fremragende, kemiske frekvensegenskaber. Det dynamiske område er større end det for piezoelektriske keramiske hydrofoner. Derfor bruges PVDF i øjeblikket generelt til måling. Det kan forbedre den ujævne frekvensrespons produceret af piezoelektrisk keramik og reducere interferensen til målelydfeltet, så længe filmen er tynd nok. PVDF fås i både film- og nåletyper. Diameteren på filmtypen er større end 5 cm, mens nålens diameter er mindre end 1 mm, hvilket let beskadiges i HIFU-lydfeltet. Størrelsen af ​​HIFU-fokusområdet er omkring 1,1 mm × 2,1 mm × 3,2 mm. PVDF har ulempen ved lav rumlig opløsning, og det har kanteffekt. Volumen kan ikke gøres særlig lille. Det er begrænset af temperatur. Når temperaturen når 60°C, vil der opstå depolarisering, genbrugshastigheden er lav, og hydrofonmålingen kræver en mekanisk metode til punkt-for-punkt scanning. Selvom et fly på 10×10 cm 2 scannes, tager det hurtigst adskillige timer, så der bruges et par simple streger, piezorør til hydroakustiske transducere beskriver lydfeltfordelingen bliver uundgåelig.

Brugen af ​​højfrekvente piezoelektriske keramiske hule kugler som hydrofoner har unikke fordele med hensyn til geometri, størrelse og følsomhed. Bolden har en diameter på 0,7 til 1 mm, en resonansfrekvens på 1,8 til 2,7 MHz og en følsomhed dobbelt så stor som en stifthydrofon. Den har fremragende stabilitet og udsættes for fire gange trykket af en stifthydrofon. Det er en ideel sensor til måling af højintensitetslydfelter. Der rapporteres om en ny type hydrofon til HIFU lydfeltmåling, som angiver, at sensoren kan måle lydeffekt under HI FU behandling, således Den følsomme piezoelektriske transducer sikrer nøjagtig levering af energi under behandling og måling af strålingskraft. Sammenlignet med hydrofonmålinger er dens komponenter holdbare og har en lille temperaturpåvirkning. I 2006 designede Zanelli og Howard en hydrofon, der effektivt undgår kavitationsskader. den piezoelektriske keramik er placeret i et metalskjold for at give en glat ydre overflade til kavitationskernen på overfladen. Muligheden for forekomst er reduceret til et minimum. I det afgassede deioniserede vand har lydfeltmålingen af ​​transduceren med en frekvens på 1,50 MHz, en diameter på 100 mm og en brændvidde på 150 mm opnået gode resultater. Imidlertid er det lineære dynamiske område af piezoelektrisk keramik utilstrækkeligt, hvilket påvirker den øvre grænse, det bruger i HIFU-målinger.

Om fiberinspektion har Optisk fibersensor anti-elektromagnetisk interferens, lille størrelse, høj rumlig opløsning, bred responsbåndbredde og ekstremt hurtig responshastighed og er blevet meget brugt på mange områder. Den optiske fiberdetektering af ultralydslydfeltet refererer til en metode til at opnå et lydfeltsignal ved at analysere optiske signaler såsom lysintensitet og optisk fase moduleret af lydfeltet i den optiske fiber. Almindeligvis brugt til endeflademetode, fibergittermetode og akusto-optisk diffraktionsmetode. Det foreslås at måle lydfeltet ved at bruge ændringen af ​​det reflekterede lys for enden af ​​fiberen, det vil sige endeflademetoden. Den er belagt med et flerlagsmedium for enden af ​​fiberen. Når lydbølgen falder ind på flerlagsmediet, forårsager det elastisk deformation af mediet. På hvert niveau er der reflekteret lys, så det samlede antal piezoelektrisk keramisk rør reflekteret lys er reflekteret lys fra alle lag. Som et resultat af interferensen kan lydtrykket ved endefladen af ​​fiberen måles ved at måle ændringen i den reflekterede lysintensitet. Det påpeges også, at den ikke-lineære afvigelse af denne type sensor er mindre end 5% ved -3-30MPa. I 1996 blev der på baggrund af dette foreslået og designet en flerlags coated fibersensorprototype.

 Han mener, at sensoren kan bruges til højenergi-chokbølger og lavenergidiagnostiske ultralydsmålinger. Sensorsonden har dog begrænset slagmodstand i HIFU-lydfeltet. Kouch har forbedret det med en enkelt-coated fiber og bruger michelson interferometri til at forbedre følsomheden. En enkelt-film optisk fiber med en titaniumpladeoverflade bruges som en arm på interferometeret. Under påvirkning af lydfeltet vil endefladen af ​​fiberen bevæge sig lidt. Denne lille forskydning kan detekteres af et interferometer. Lyskilden brugt i forsøget var en 2 mW He2He laserkilde, og formålet med fotodioden var at reducere støj. Sammenlignet med metoden til at måle ændringen af ​​lysintensiteten er følsomheden højere, men det optiske vejsystem er mere kompliceret, og kravet til vibrationsisolering er højt, hvilket påvirker dets praktiske anvendelse.