Korkean intensiteetin fokusoidun ultraäänen HIFU-pietson äänikentän tunnistus

Ensinnäkin äänenpaine Keraaminen HIFU-anturi on erittäin suuri. Kun äänenpaine ylittää kavitaatiokynnyksen, mittausväliaineessa tapahtuu kavitaatiota. Tällä hetkellä paikalliset tarjoavat erittäin korkean paineen ja nopean kavitaatiokuplan räjähdyksen tuottaman suihkun. Iskuaalto vahingoittaa anturia; toiseksi äänenvoimakkuus on erittäin korkea, minimiäänivoimakkuus on vähintään 1000 W/cm2, mikä on helppo saada mittauslaitteen lämpötilaa nousemaan. Kun herkän pietsomateriaalin lämpötila nousee curie-lämpötilaan, anturin herkkyys laskee jyrkästi. kolmanneksi, jos anturin säteilevän pinnan kunkin pisteen värähtelyvaihe ei ole tasainen, äänenvoimakkuus fokuskohdassa ei välttämättä ole verrannollinen äänenpaineen neliöön; neljänneksi, jos säteilevä ääniaalto saavuttaa rajallisen amplitudiaaltoalueen, etenemisprosessi on helppoa. 

Syntyy epälineaarisia harmonisia ja esiintyy äänen kylläisyyttä. Kaikki tekee mittaamisesta vaikeaa. Pääasiallisia näkökohtia on kolme: Ensinnäkin HIFU-äänikentän dynaaminen alue on erittäin suuri ja äänen intensiteetti tarkennuksessa on paljon suurempi kuin ei-tarkennuspisteessä, ja arvon muutokset ovat kolme tai neljä suuruusluokkaa; toiseksi korkean äänenvoimakkuuden olosuhteissa epälineaarisilla tekijöillä, kuten kavitaatiolla, on suuri vaikutus mittaukseen. Kolmanneksi akustisen polttoalueen hienomittaus vaatii mittauslaitteen ja anturin korkeaa spatiaalista resoluutiota. Siksi mittauslaitteen suunnitteluvaatimukset ovat korkeat.Kuvataan tarkasti mittauslaitteen parametrit 4Mhz keraamisen HIFU-muuntimen äänikentästä korkeassa äänenpaineessa on tullut tärkeä kysymys HIFU-tekniikan kehittämisessä. Tärkeimmät HIFU-äänikenttää kuvaavat parametrit ovat äänenvoimakkuus, äänenvoimakkuus, äänenpaine ja äänen polttoväli. HIFU-äänikentän havaitseminen ei ole vielä ollut täysin ihanteellinen menetelmä. Kukin menetelmä käyttää yhtä HIFU-äänikentän osa-aluetta yhden tai useamman äänikentän parametrin tunnistamiseen. Tällä hetkellä säteilypainemenetelmä, hydrofonin mittausmenetelmä, kuitutarkastus ja optinen ilmaisu ovat HIFU-äänikentän tärkeimmät tunnistusmenetelmät.

Yleiset menetelmät HIFU-äänikentän havaitsemiseen:

Säteilyvoiman havaitsemiseen tarkoitettu säteilymenetelmä on vakiintunut mittausmenetelmä, joka keskittyy nesteen tason ultraäänitehon mittaamiseen. Vuonna 1987 geometrisen akustiikan ehdolla,HIFU:n pietsokeramiikka on diffraktioton suurtaajuusrajoitus ja kaukokentän suuntaavuus suorakulmaisena funktiona, kaava säteilyvoiman laskemiseksi on fokusoidussa ultraääni-äänikentässä johdettiin, Poikkeama 30°:ssa on alle 0,8%. Vuonna 1998, jossa käytettiin geometrista akustista menetelmää johtamaan yleiskaava fokusoidun ultraäänen säteilyvoimasta testikohteeseen, käsitellään kokonaisheijastuskohteeseen ja kokonaisabsorptiokohteeseen kohdistuvaa säteilyvoimaa ja suoritettiin kokeellinen tarkastus. 1,6 MHz ultraäänitehomittaustuloksen ja kalorimetrisen menetelmän välinen poikkeama on enintään 3 %. Vuonna 2005 Shaw National Physical Laboratorysta Yhdistyneessä kuningaskunnassa käytti integraaleja ja kokeita varmistaakseen yleisen kaavan oikeellisuuden. Tulokset olivat melko johdonmukaisia. Säteilyyn perustuvalla vesipatsasmenetelmällä (vesi mittaa mittauspisteen akustista säteilypainetta tai akustista energiatiheyttä) mitataan anodin tehojännitteen äänikentän intensiteetti. Pietsokeramiikka laserkoneen ohjauspiiriin 200 V - 2600 V mitataan. 

Huomioi, että vesipatsasmenetelmällä voidaan nostaa äänikentän mittausalue arvoon 2000W/cm2, mutta kun jännite nousee tietylle tasolle (2600V), ääniteho on liian suuri ja veteen muodostuu selkeä kavitaatiokuplaryhmä ja äänikenttä häiriintyy, jotta mittausääniteho tulee ilmeiseksi. Epävakaa näyttää kylläistä trendiä. Kiina on läpäissyt akustisen korkean intensiteetin keskittyneen ultraäänen äänenvoimakkuuden ja äänikentän ominaisuuksien mittauksen kansalliset standardit. Korkean intensiteetin keskittynyt ultraääni (HIFU) hoitojärjestelmä alan standardit on perusideoita keskittyä ultraääni ominaisuuksia ja ultraääni tehon mittaus. Menetelmä HIFU-pietsokide käyttää hydrofonin kolmiulotteista pyyhkäisymenetelmää äänenpaineen sijainnin löytämiseen, skannaamalla ja mittaamalla fokusoidun äänikentän sekä laskemalla polttopisteen geometriset parametrit ja mittaamalla sitten suoraan äänenpaineen täydellä teholla tarkkuudella saadakseen suurimman äänenvoimakkuuden. Standardiin suositellaan hydrofoneja ja säteilymenetelmiä.