हाइड्रोफ़ोन का पता लगाना क्या है?

हाइड्रोफोन एक ट्रांसड्यूसर है जो पानी के नीचे ध्वनि दबाव सिग्नल को विद्युत सिग्नल में परिवर्तित करता है। जब पीज़ोइलेक्ट्रिक सामग्री पर दबाव (ध्वनिक गड़बड़ी)। पीजो सिरेमिक ट्यूब में परिवर्तन होता है, पीजोइलेक्ट्रिक सामग्री के अंदर चार्ज वितरण आनुपातिक रूप से बदलता है और वोल्टेज सिग्नल के रूप में परिलक्षित होता है, इसलिए इसे पीजोइलेक्ट्रिक तत्व की सतह पर इलेक्ट्रोड के माध्यम से निकाला जा सकता है। ये चार्ज वोल्टेज एम्पलीफायर या चार्ज एम्पलीफायर द्वारा प्रवर्धित होते हैं, और सिग्नल प्रोसेसिंग ऑसिलोस्कोप एक छवि प्रदर्शित करता है जो ध्वनि तरंग के तरंग रूप को दर्शाता है। इस प्रकार, अल्ट्रासोनिक ध्वनि क्षेत्र में ध्वनि दबाव माप बहुत ही सरल तरीके से पूरा किया जाता है। अल्ट्रासोनिक ध्वनि क्षेत्र परीक्षण के लिए उपयोग की जाने वाली पारंपरिक सामग्री पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक और पीवीडीएफ (पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड) हैं। पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक में उच्च कठोरता और संवेदनशीलता होती है, और कम शक्ति पर HIFU क्षेत्र में ध्वनि दबाव की एक निश्चित सीमा का सामना कर सकते हैं, लेकिन ध्वनि की तीव्रता बढ़ जाती है। 

जब बड़ा पीजो सिलेंडर ट्यूब ट्रांसड्यूसर आसानी से टूट जाता है, रैखिक गतिशील रेंज छोटी होती है, और ध्वनिक प्रतिबाधा अधिक होती है, जिससे हाइड्रोफोन को मापने वाले ध्वनि क्षेत्र में एक निश्चित हस्तक्षेप होता है। पीवीडीएफ ध्वनिक प्रतिबाधा पानी के ध्वनिक प्रतिबाधा के करीब है, अच्छी ध्वनिक प्रतिबाधा मिलान, मुलायम बनावट, आसान प्रसंस्करण स्थिर रासायनिक गुण है, व्यापक आवृत्ति प्रतिक्रिया और उत्कृष्ट रैखिकता के साथ। गतिशील रेंज पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक हाइड्रोफोन की तुलना में बड़ी है। इसलिए, पीवीडीएफ का उपयोग वर्तमान में आमतौर पर माप के लिए किया जाता है। यह पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक द्वारा उत्पादित असमान आवृत्ति प्रतिक्रिया में सुधार कर सकता है और मापने वाले ध्वनि क्षेत्र में हस्तक्षेप को कम कर सकता है जब तक कि फिल्म पर्याप्त पतली हो। पीवीडीएफ फिल्म और सुई दोनों प्रकारों में उपलब्ध है। फिल्म प्रकार का व्यास 5 सेमी से अधिक है, जबकि सुई का व्यास 1 मिमी से कम है, जो एचआईएफयू ध्वनि क्षेत्र में आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाता है। HIFU फोकल क्षेत्र का आकार लगभग 1.1 मिमी × 2.1 मिमी × 3.2 मिमी है। पीवीडीएफ में कम स्थानिक रिज़ॉल्यूशन का नुकसान है, और इसमें बढ़त प्रभाव है। वॉल्यूम को बहुत छोटा नहीं किया जा सकता. यह तापमान द्वारा सीमित है। जब तापमान 60 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है, तो विध्रुवण होता है, पुन: उपयोग की दर कम होती है, और हाइड्रोफोन माप के लिए बिंदु-दर-बिंदु स्कैनिंग के लिए एक यांत्रिक विधि की आवश्यकता होती है। यहां तक ​​कि अगर 10×10 सेमी 2 का एक विमान स्कैन किया जाता है, तो इसमें सबसे तेज़ कई घंटे लगते हैं, इसलिए कुछ सरल रेखाओं का उपयोग किया जाता है, जल ध्वनिक ट्रांसड्यूसर के लिए पीजो ट्यूब का वर्णन ध्वनि क्षेत्र वितरण अपरिहार्य हो जाता है।

हाइड्रोफोन के रूप में उच्च आवृत्ति वाले पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक खोखले गोले के उपयोग से ज्यामिति, आकार और संवेदनशीलता के मामले में अद्वितीय फायदे हैं। गेंद का व्यास 0.7 से 1 मिमी, अनुनाद आवृत्ति 1.8 से 2.7 मेगाहर्ट्ज और संवेदनशीलता पिन हाइड्रोफोन से दोगुनी है। इसमें उत्कृष्ट स्थिरता है और यह एक पिन हाइड्रोफोन के चार गुना दबाव के अधीन है। यह उच्च तीव्रता वाले ध्वनि क्षेत्रों को मापने के लिए एक आदर्श सेंसर है। HIFU ध्वनि क्षेत्र माप के लिए एक नए प्रकार के हाइड्रोफोन की सूचना दी गई है, जो संकेत दे रहा है कि सेंसर HI FU उपचार के दौरान ध्वनि शक्ति को माप सकता है, इस प्रकार संवेदनशील पीजोइलेक्ट्रिक ट्रांसड्यूसर उपचार के दौरान ऊर्जा की सटीक डिलीवरी और विकिरण बल की माप सुनिश्चित कर रहा है। हाइड्रोफोन माप की तुलना में, इसके घटक टिकाऊ होते हैं और तापमान पर कम प्रभाव डालते हैं। 2006 में, ज़ेनेली और हॉवर्ड ने एक हाइड्रोफ़ोन डिज़ाइन किया जो प्रभावी रूप से गुहिकायन क्षति से बचाता है। सतह पर गुहिकायन नाभिक के लिए एक चिकनी बाहरी सतह प्रदान करने के लिए पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक को एक धातु ढाल में रखा जाता है। घटना की संभावना न्यूनतम हो गयी है. विघटित विआयनीकृत पानी में, 1.50 मेगाहर्ट्ज की आवृत्ति, 100 मिमी के व्यास और 150 मिमी की फोकल लंबाई के साथ ट्रांसड्यूसर के ध्वनि क्षेत्र माप ने अच्छे परिणाम प्राप्त किए हैं। हालाँकि, पीज़ोइलेक्ट्रिक सिरेमिक की रैखिक गतिशील रेंज अपर्याप्त है, जो HIFU माप में उपयोग की जाने वाली ऊपरी सीमा को प्रभावित करती है।

फाइबर निरीक्षण के बारे में, ऑप्टिकल फाइबर सेंसिंग में विद्युत-चुंबकीय हस्तक्षेप, छोटे आकार, उच्च स्थानिक रिज़ॉल्यूशन, विस्तृत प्रतिक्रिया बैंडविड्थ और बेहद तेज़ प्रतिक्रिया गति होती है, और कई क्षेत्रों में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। अल्ट्रासोनिक ध्वनि क्षेत्र के ऑप्टिकल फाइबर का पता लगाना ऑप्टिकल फाइबर में ध्वनि क्षेत्र द्वारा संशोधित प्रकाश की तीव्रता और ऑप्टिकल चरण जैसे ऑप्टिकल संकेतों का विश्लेषण करके ध्वनि क्षेत्र संकेत प्राप्त करने की एक विधि को संदर्भित करता है। आमतौर पर अंतिम फेस विधि, फाइबर ग्रेटिंग विधि और ध्वनि-ऑप्टिक विवर्तन विधि के लिए उपयोग किया जाता है। फाइबर के अंत में परावर्तित प्रकाश के परिवर्तन का उपयोग करके ध्वनि क्षेत्र को मापने का प्रस्ताव है, जो कि अंतिम चेहरा विधि है। यह फाइबर के अंत में एक बहु-परत माध्यम से लेपित होता है। जब ध्वनि तरंग बहुपरत माध्यम पर आपतित होती है, तो यह माध्यम के लोचदार विरूपण का कारण बनती है। प्रत्येक स्तर पर, परावर्तित प्रकाश होता है, इसलिए कुल पीजोइलेक्ट्रिक सिरेमिक ट्यूब परावर्तित प्रकाश सभी परतों से परावर्तित प्रकाश है। हस्तक्षेप के परिणामस्वरूप, परावर्तित प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन को मापकर फाइबर के अंतिम चेहरे पर ध्वनि दबाव को मापा जा सकता है। यह भी बताया गया है कि इस प्रकार के सेंसर का नॉनलाइनियर विचलन -3-30MPa पर 5% से कम है। 1996 में, इसके आधार पर, एक मल्टी-लेयर कोटेड फाइबर सेंसर प्रोटोटाइप प्रस्तावित और डिजाइन किया गया था।

 उनका मानना ​​है कि सेंसर का उपयोग उच्च-ऊर्जा शॉक तरंगों और कम-ऊर्जा डायग्नोस्टिक अल्ट्रासाउंड माप के लिए किया जा सकता है। हालाँकि, सेंसर जांच का HIFU ध्वनि क्षेत्र में सीमित प्रभाव प्रतिरोध है। काउच ने इसे एकल-लेपित फाइबर के साथ बेहतर बनाया है और संवेदनशीलता में सुधार के लिए मिशेलसन इंटरफेरोमेट्री का उपयोग करता है। टाइटेनियम प्लेट सतह के साथ एकल-फिल्म ऑप्टिकल फाइबर का उपयोग इंटरफेरोमीटर की एक भुजा के रूप में किया जाता है। ध्वनि क्षेत्र की कार्रवाई के तहत, फाइबर का अंतिम चेहरा थोड़ा हिल जाएगा। इस छोटे विस्थापन का पता इंटरफेरोमीटर द्वारा लगाया जा सकता है। प्रयोग में प्रयुक्त प्रकाश स्रोत 2 मेगावाट He2He लेजर स्रोत था, और फोटोडायोड का उद्देश्य शोर को कम करना था। प्रकाश की तीव्रता में परिवर्तन को मापने की विधि की तुलना में, संवेदनशीलता अधिक है, लेकिन ऑप्टिकल पथ प्रणाली अधिक जटिल है, और कंपन अलगाव की आवश्यकता अधिक है, जो इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग को प्रभावित करती है।