Korkean intensiteetin fokusoidun ultraääniäänikentän mittaus

Sonoluminesenssi tarkoittaa heikkoa valon säteilyä, johon liittyy nesteen kavitaatio. Kavitaatiokentän jakautuminen voidaan ymmärtää tarkkailemalla suoraan paljaalla silmällä tai herkistämällä substraatti. Kavitaatiokentän sonoluminesenssin intensiteetti voidaan mitata myös valomonistinputken menetelmällä. Periaate HIFU-pietsokeramiikkaanturin parannusta ehdotetaan. Emäksisessä liuoksessa suuritehoisen ultraäänen synnyttämän kavitaatiokentän hapettumista käytetään kemiallisen luminesenssiaineen luminolin tehostusspektrin saamiseksi, ja sen emissioaallonpituus osuu pääasiassa näkyvän valon alueelle 400-700 nm. Vaaleansinisten välissä olevaa värifilmiä voidaan käyttää valokuvaukseen. Akustisen syklin puristusvaiheen aikana kavitaatiokuplan romahtaminen ja repeäminen tuottaa pienempiä kuplia, jotka sykkivät säännöllisesti useiden äänijaksojen aikana, sulautuvat pallomaiseen muotoon ja siirtyvät painelaaksoon. Se kuvataan matemaattisella mallilla ja voidaan suoraan havaita kuvantamisella. Edellä olevaa ilmiötä simuloitiin ja kokeiltiin 28 kHz:n akustisella reaktorilla. Kuvausmenetelmän ja teoreettisen simulaation välinen johdonmukaisuus todistettiin ja äänikentän muoto ja äänenvoimakkuus kuvattiin visuaalisesti.

Lasermenetelmässä laserilla mitataan tarkasti kohteen värähtely. Koska vesipitoisen väliaineen värähtelynopeus on suhteessa äänenpaineeseen, äänenpaine HIFU keraaminen muunnin vedessä voidaan mitata laservärähtelyn mittauslaitteella. Koska lasersäde voidaan tarkentaa mikrometrien luokkaan, laserilla mittaamalla voidaan saavuttaa suhteellisen korkea spatiaalinen resoluutio. Lasersädettä pyyhkäisemällä saadaan aikaan ultraäänikentän äänen erittäin hieno tilajakauma, ja mittauslaitteella voidaan säätää lähettävän anturin aksiaalisen äänen asennon jakaumaa sekä saada myös lähettävän anturin aksiaalinen äänenpainejakauma. Tee mittauksia fokusoidun ultraäänianturin äänikentästä mitattiin tällä menetelmällä ja saatiin tyydyttävät tulokset. HIFU-äänikentän monimutkaisuuden vuoksi ei ole ollut täysin ihanteellista menetelmää HIFU-äänikentän täydelliseen havaitsemiseen. Parannettua säteilytasapainojärjestelmää ja hydrofonia on sovellettu menestyksekkäästi HIFU-kenttien mittaamiseen, äänenvoimakkuudella 5 kW/cm2 ja ääniteholla 500 W. Akustinen korkean intensiteetin keskittynyt ultraäänen äänenvoimakkuus ja äänikentän ominaisuudet mitataan kansallisella standardilla. Tämä standardi on läpäissyt IEC-pörssin ja on laajalti levinnyt ulkomaille. Se osoittaa, että Kiina on saavuttanut maailman kärjessä HIFU-äänikentän mittaus- ja standardointitutkimuksessa. 

Korkean intensiteetin fokusoidun ultraääni (HIFU) äänikentän äänenpaine on yleensä yli 20 MPa, alipaine voi ylittää 10 MPa, ja siihen liittyy voimakkaita epälineaarisia vaikutuksia, kavitaatiota ja äänivirtausta, jotka vaikuttavat suuresti mittauslaitteen tarkkuuteen ja vakauteen, olipa kyseessä säteilymenetelmä, hydrofonimittaus tai kuidun mittaus, jossa on otettava huomioon FU-mittaus ja HI-mittauslaite ja laakerin mittauslaite. HIFU-äänikentän hetkessä aiheuttama lämpötilan nousu vaikuttaa myös suuresti mittauspoikkeamaa aiheuttavan mittauslaitteen, kuten anturin herkkyyteen, ja sillä on todennäköisesti lämpötilan ja äänenpaineen vuorovaikutus. Jos käytetään kuituoptiikkaa, lämpötila ja äänenpaine aiheuttavat muutoksia kuidun muotoon ja taitekerrokseen. Siksi lämpötilan ja äänenpaineen välisen vuorovaikutuksen erottaminen tehokkaasti on myös tärkeä kysymys HIFU-äänikentän havaitsemisessa. HIFU-äänikentän mittauksessa kavitaatio Pietsokeramiikka on myös yksi sen mittaustarkkuutta rajoittavista tekijöistä. Kun äänenpaine ylittää kavitaatiokynnyksen, kavitaatiokuplan synnyttämä äärimmäisen korkea paine, nopea suihku ja shokkiaalto vaikuttavat mittauslaitteeseen. Kaasuton vesi lieventää kavitaatiovaikutusta mittalaitteeseen jossain määrin, mutta kun tehoa lisätään jonkin verran, muodostuu suuri määrä kaasutonta kavitaatiota. suuremmassa mittalaitteessa ja tulos. Lyhyesti sanottuna HIFU-äänikentän havaitseminen on edelleen yksi HIFU-teknologian kehitystä rajoittavista pullonkauloista. Sen turvallinen ja tehokas mittaus riippuu kavitaation ja epälineaarisen etenemisen tutkimuksen edistymisestä ja riippuu myös optisesta kuidusta, anturiteknologiasta ja sen materiaaleista.