Mitä ultraäänianturi toimii

Käyttämällä tavanomaisen pietsosähköisen bimorfisen elementtivärähtelyn taivutusvärähtelyä on mahdotonta saavuttaa tätä tarkoitusta, kun ultraäänimoduulin etäisyyden mittausanturi on yli 70 kHz. Siksi korkeataajuisen ilmaisun avulla on käytettävä pietsosähköistä keramiikkaa, jossa on pystysuuntainen paksuusvärähtelytila. Tässä tapauksessa pietsosähköisen keramiikan akustisen impedanssin sovittaminen ilman kanssa tulee erittäin tärkeäksi. Pietsosähköisen keramiikan akustinen impedanssi on 2,6×107kg/m2s ja ilman akustinen impedanssi 4,3×102kg/m2s. Viiden tehon ero aiheuttaa paljon menetyksiä pietsosähköisen keramiikan värähtelysäteilypinnalle. Pietsosähköiseen keramiikkaan on kiinnitetty erityistä pzt-materiaalia akustisena sovituskerroksena, joka vastaa ilman akustista impedanssia. Tämä rakenne voi mahdollistaa sen, että ultraäänianturi toimii normaalisti jopa satojen kHz:n taajuuksilla.

Ultraääniantureiden käyttö

Ultraäänianturitekniikkaa sovelletaan tuotantokäytännön eri osa-alueisiin, ja lääketieteellinen sovellus on yksi sen tärkeimmistä sovelluksista. Seuraavassa tekniikassa käytetään lääkettä esimerkkinä havainnollistamaan sen käyttöä korkeataajuinen ultraäänianturi . 

Ultraäänen soveltaminen lääketieteessä on pääasiassa sairauksien diagnosointia, ja siitä on tullut kliinisen lääketieteen korvaamaton diagnostinen menetelmä. Ultraäänidiagnoosin etuja ovat kivuttomuus, kohteen vaurioituminen, yksinkertainen menetelmä, selkeä kuvantaminen, korkea diagnostinen tarkkuus jne. Siksi sitä on helppo mainostaa, ja lääketieteen työntekijät ja potilaat suhtautuvat siihen myönteisesti. Ultraäänidiagnoosi voi perustua erilaisiin lääketieteellisiin periaatteisiin. Katsotaanpa yhtä edustavista ns. A-tyypin menetelmistä. Tämä menetelmä käyttää ultraäänen heijastusta. Kun ultraääniaallot etenevät ihmiskudoksessa ja kohtaavat kaksi mediarajapintaa, joilla on erilaiset akustiset impedanssit, rajapinnalle syntyy heijastuneita kaikuja. Kun se kohtaa heijastavan pinnan, kaiku näkyy oskilloskoopin näytöllä, ja kahden rajapinnan välinen impedanssiero määrittää myös kaiun amplitudin.

Teollisuudessa tyypilliset sovellukset mukautetut ultraäänianturit ovat metallien rikkomaton testaus ja ultraäänipaksuuden mittaus. Aiemmin monet tekniikat estyivät, koska ne eivät kyenneet havaitsemaan kohteen kudosten sisäpuolta. Ultraäänianturitekniikan ilmaantuminen muutti tilanteen. Tietenkin ultraäänianturit on asennettu kiinteästi eri laitteisiin tunnistamaan hiljaa signaalit, joita ihmiset tarvitsevat tulevaisuudessa.

Sovelluksessa ultraääni yhdistetään tietotekniikkaan ja uuteen materiaaliteknologiaan, ja esiin tulee älykkäämpiä ja erittäin herkkiä ultraääniantureita. Tulevaisuudessa ultraääniantureiden rooli tulee yhä tärkeämmäksi.