Mikä on hydrofonin tunnistus

Hydrofoni on anturi, joka muuntaa vedenalaisen äänenpainesignaalin sähköiseksi signaaliksi. Kun paine (akustinen häiriö) pietsosähköiseen materiaaliin Pietsokeraamiset putket muuttuvat, varausjakauma pietsosähköisen materiaalin sisällä muuttuu suhteessa ja heijastuu jännitesignaalin muodossa, joten se voidaan poistaa pietsosähköisen elementin pinnalla olevan elektrodin läpi. Nämä varaukset vahvistetaan jännitevahvistimella tai varausvahvistimella, ja signaalinkäsittelyoskilloskooppi näyttää kuvan, joka heijastaa ääniaallon aaltomuotoa. Siten äänenpaineen mittaus ultraäänikentässä valmistuu hyvin yksinkertaisella tavalla. Perinteisiä ultraääniäänikenttätestauksessa käytettyjä materiaaleja ovat pietsosähköinen keramiikka ja PVDF (polyvinylideenifluoridi). Pietsosähköisellä keramiikalla on korkea kovuus ja herkkyys, ja ne kestävät tietyn äänenpainealueen HIFU-kentässä pienellä teholla, mutta äänenvoimakkuus kasvaa. 

Kun suuri Pietsosylinterinen putkianturi rikkoutuu helposti, lineaarinen dynaaminen alue on pieni ja akustinen impedanssi on korkea, joten hydrofonilla on tietty häiriö mittausäänikentässä. PVDF-akustinen impedanssi on lähellä veden akustista impedanssia, hyvä akustinen impedanssivaste, erinomainen kemiallinen vaste, leveä taajuus ja helppo käsittely. Dynaaminen alue on suurempi kuin pietsosähköisten keraamisten hydrofonien. Siksi PVDF:ää käytetään tällä hetkellä yleisesti mittaamiseen. Se voi parantaa pietsosähköisen keramiikan tuottamaa epätasaista taajuusvastetta ja vähentää häiriöitä mittausäänikenttään niin kauan kuin kalvo on riittävän ohut. PVDF on saatavana sekä kalvo- että neulatyypeinä. Kalvotyypin halkaisija on yli 5 cm, kun taas neulan halkaisija on alle 1 mm, mikä vaurioituu helposti HIFU-äänikentässä. HIFU-polttoalueen koko on noin 1,1 mm × 2,1 mm × 3,2 mm. PVDF:n haittapuolena on alhainen tilaresoluutio ja sillä on reunavaikutus. Tilavuutta ei voi tehdä kovin pieneksi. Sitä rajoittaa lämpötila. Kun lämpötila saavuttaa 60 °C, tapahtuu depolarisaatiota, uudelleenkäyttöaste on alhainen ja hydrofonin mittaus vaatii mekaanisen menetelmän pistekohtaiseen skannaukseen. Vaikka skannattaisiin 10×10 cm 2:n taso, se kestää nopeimmin useita tunteja, joten käytetään muutamaa yksinkertaista viivaa, pietsoputki hydroakustisille antureille kuvaa, että äänikentän jakautumisesta tulee väistämätön.

Korkeataajuisten pietsosähköisten keraamisten onttojen pallojen käytöllä hydrofoneina on ainutlaatuisia etuja geometrian, koon ja herkkyyden suhteen. Pallon halkaisija on 0,7-1 mm, resonanssitaajuus 1,8-2,7 MHz ja herkkyys kaksi kertaa nastahydrofonin herkkyys. Sillä on erinomainen vakaus ja se altistetaan neljä kertaa nastahydrofonin paineelle. Se on ihanteellinen anturi korkean intensiteetin äänikenttien mittaamiseen. Uuden tyyppinen hydrofoni HIFU-äänikentän mittaukseen on raportoitu, mikä osoittaa, että anturi voi mitata äänitehoa HI FU -hoidon aikana, joten herkkä pietsosähköinen muunnin varmistaa tarkan energian toimituksen hoidon aikana ja säteilyvoiman mittauksen. Hydrofonimittauksiin verrattuna sen komponentit ovat kestäviä ja niillä on pieni lämpötilavaikutus. Vuonna 2006 Zanelli ja Howard suunnittelivat hydrofonin, joka estää tehokkaasti kavitaatiovaurioita. pietsosähköinen keramiikka asetetaan metallisuojukseen tasaisen ulkopinnan aikaansaamiseksi pinnalla olevalle kavitaatioytimelle. Esiintymisen mahdollisuus on pienentynyt minimiin. Ilmattomassa deionisoidussa vedessä muuntimen äänikenttämittauksella taajuudella 1,50 MHz, halkaisijalla 100 mm ja polttovälillä 150 mm on saatu hyviä tuloksia. Pietsosähköisen keramiikan lineaarinen dynaaminen alue on kuitenkin riittämätön, mikä vaikuttaa sen HIFU-mittauksissa käyttämään ylärajaan.

Tietoja kuidun tarkastuksesta, optisella kuidun tunnistuksella on sähkömagneettisia häiriöitä, pieni koko, korkea avaruudellinen resoluutio, laaja vastekaistanleveys ja erittäin nopea vastenopeus, ja sitä on käytetty laajalti monilla aloilla. Ultraäänikentän optinen kuitutunnistus viittaa menetelmään äänikenttäsignaalin saamiseksi analysoimalla optisia signaaleja, kuten valon intensiteetti ja optinen vaihe, jota valokuidun äänikenttä moduloi. Käytetään yleisesti päätypintamenetelmässä, kuituhilamenetelmässä ja akusto-optisessa diffraktiomenetelmässä. Äänikentän mittaamista ehdotetaan käyttämällä kuidun päässä heijastuneen valon muutosta eli päätypintamenetelmää. Se on päällystetty monikerroksisella väliaineella kuidun päässä. Kun ääniaalto osuu monikerroksiseen väliaineeseen, se aiheuttaa väliaineen elastista muodonmuutosta. Jokaisella tasolla on heijastunut valo, joten yhteensä pietsosähköisen keraamisen putken heijastunut valo on heijastunut valosta kaikista kerroksista. Häiriön seurauksena kuidun päätypinnan äänenpaine voidaan mitata mittaamalla heijastuneen valon intensiteetin muutos. Lisäksi on huomautettava, että tämän tyyppisen anturin epälineaarinen poikkeama on alle 5 % -3-30 MPa:ssa. Vuonna 1996 tämän pohjalta ehdotettiin ja suunniteltiin monikerroksinen päällystetty kuituanturin prototyyppi.

 Hän uskoo, että anturia voidaan käyttää korkeaenergisiin shokkiaaltoihin ja matalaenergiaisiin diagnostisiin ultraäänimittauksiin. Anturisondilla on kuitenkin rajoitettu iskunkestävyys HIFU-äänikentässä. Kouch on parantanut sitä yksipäällysteisellä kuidulla ja käyttää michelson-interferometriaa herkkyyden parantamiseen. Interferometrin varteena käytetään yksikalvoista optista kuitua, jossa on titaanilevypinta. Äänikentän vaikutuksesta kuidun päätypinta liikkuu hieman. Tämä pieni siirtymä voidaan havaita interferometrillä. Kokeessa käytetty valonlähde oli 2 mW He2He-laserlähde ja valodiodin tarkoituksena oli vähentää kohinaa. Valon intensiteetin muutoksen mittausmenetelmään verrattuna herkkyys on suurempi, mutta optinen polkujärjestelmä on monimutkaisempi ja tärinäeristyksen vaatimus korkea, mikä vaikuttaa sen käytännön sovelluksiin.