Apa itu deteksi Hidrofon

Hidrofon adalah transduser yang mengubah sinyal tekanan suara di bawah air menjadi sinyal listrik. Ketika terjadi tekanan (gangguan akustik) pada material piezoelektrik Tabung keramik piezo berubah, distribusi muatan di dalam bahan piezoelektrik berubah secara proporsional dan dipantulkan dalam bentuk sinyal tegangan, sehingga dapat diekstraksi melalui elektroda pada permukaan elemen piezoelektrik. Muatan ini diperkuat oleh penguat tegangan atau penguat muatan, dan osiloskop pemrosesan sinyal menampilkan gambar yang mencerminkan bentuk gelombang gelombang suara. Dengan demikian, pengukuran tekanan suara di bidang suara ultrasonik diselesaikan dengan sangat mudah. Bahan tradisional yang digunakan untuk pengujian medan suara ultrasonik adalah keramik piezoelektrik dan PVDF (polivinilidena fluorida). Keramik piezoelektrik memiliki kekerasan dan sensitivitas tinggi, dan dapat menahan kisaran tekanan suara tertentu di bidang HIFU dengan daya rendah, namun intensitas suara meningkat. 

Ketika besar transduser tabung silinder piezo mudah rusak, rentang dinamis linier kecil, dan impedansi akustik tinggi, sehingga hidrofon memiliki gangguan tertentu pada bidang pengukuran suara. Impedansi akustik PVDF mendekati impedansi akustik air, dengan pencocokan impedansi akustik yang baik, tekstur lembut, pemrosesan mudah, sifat kimia stabil, dengan respons frekuensi lebar dan linearitas yang sangat baik. Rentang dinamisnya lebih besar dibandingkan hidrofon keramik piezoelektrik. Oleh karena itu, PVDF saat ini umumnya digunakan untuk pengukuran. Hal ini dapat meningkatkan respons frekuensi tidak merata yang dihasilkan oleh keramik piezoelektrik dan mengurangi interferensi pada bidang suara pengukuran selama filmnya cukup tipis. PVDF tersedia dalam jenis film dan jarum. Diameter jenis film lebih besar dari 5 cm, sedangkan diameter jarum kurang dari 1 mm, sehingga mudah rusak pada bidang suara HIFU. Ukuran wilayah fokus HIFU adalah sekitar 1,1 mm × 2,1 mm × 3,2 mm. Kelemahan PVDF adalah resolusi spasial yang rendah dan efek tepi. Volumenya tidak bisa dibuat terlalu kecil. Itu dibatasi oleh suhu. Ketika suhu mencapai 60°C akan terjadi depolarisasi, laju penggunaan kembali rendah, dan pengukuran hidrofon memerlukan metode mekanis untuk pemindaian titik demi titik. Sekalipun bidang berukuran 10×10 cm 2 dipindai, paling cepat memerlukan waktu beberapa jam, jadi digunakan beberapa garis sederhana, tabung piezo untuk transduser hidroakustik menggambarkan distribusi medan suara menjadi tidak dapat dihindari.

Penggunaan bola berongga keramik piezoelektrik frekuensi tinggi sebagai hidrofon memiliki keunggulan unik dalam hal geometri, ukuran dan sensitivitas. Bola tersebut memiliki diameter 0,7 hingga 1 mm, frekuensi resonansi 1,8 hingga 2,7 MHz, dan sensitivitas dua kali lipat pin hidrofon. Ia memiliki stabilitas yang sangat baik dan mengalami tekanan empat kali lipat dari pin hidrofon. Ini adalah sensor ideal untuk mengukur medan suara intensitas tinggi. Jenis hidrofon baru untuk pengukuran medan suara HIFU dilaporkan, yang menunjukkan bahwa sensor dapat mengukur kekuatan suara selama perawatan HI FU, sehingga transduser piezoelektrik sensitif memastikan pengiriman energi yang akurat selama perawatan, dan pengukuran kekuatan radiasi. Dibandingkan dengan pengukuran hidrofon, komponennya tahan lama dan memiliki pengaruh suhu yang kecil. Pada tahun 2006, Zanelli dan Howard merancang hidrofon yang secara efektif menghindari kerusakan kavitasi. keramik piezoelektrik ditempatkan dalam pelindung logam untuk memberikan permukaan luar yang halus untuk inti kavitasi di permukaan. Kemungkinan terjadinya diminimalkan. Dalam air deionisasi degassed, pengukuran medan suara transduser dengan frekuensi 1,50 MHz, diameter 100 mm dan panjang fokus 150 mm telah mencapai hasil yang baik. Namun, rentang dinamis linier keramik piezoelektrik tidak mencukupi, sehingga mempengaruhi batas atas yang digunakan dalam pengukuran HIFU.

Tentang inspeksi serat, penginderaan serat optik memiliki interferensi anti-elektromagnetik, ukuran kecil, resolusi spasial tinggi, bandwidth respons lebar, dan kecepatan respons sangat cepat, dan telah banyak digunakan di banyak bidang. Deteksi serat optik medan suara ultrasonik mengacu pada metode memperoleh sinyal medan suara dengan menganalisis sinyal optik seperti intensitas cahaya dan fase optik yang dimodulasi oleh medan suara dalam serat optik. Umumnya digunakan untuk metode permukaan ujung, metode kisi serat, dan metode difraksi akustik-optik. Diusulkan untuk mengukur medan bunyi dengan menggunakan perubahan cahaya yang dipantulkan pada ujung serat, yaitu metode permukaan ujung. Itu dilapisi dengan media multi-layer di ujung serat. Gelombang suara yang menumbuk medium berlapis-lapis akan menyebabkan deformasi elastis pada medium tersebut. Pada setiap tingkat terdapat cahaya yang dipantulkan, sehingga totalnya adalah tabung keramik piezoelektrik memantulkan cahaya yang memantulkan cahaya dari semua lapisan. Akibat interferensi tersebut, tekanan suara di ujung serat dapat diukur dengan mengukur perubahan intensitas cahaya yang dipantulkan. Disebutkan juga bahwa deviasi nonlinier sensor jenis ini kurang dari 5% pada -3-30MPa. Pada tahun 1996, berdasarkan hal ini, prototipe sensor serat berlapis multi-lapis diusulkan dan dirancang.

 Ia percaya bahwa sensor tersebut dapat digunakan untuk gelombang kejut berenergi tinggi dan pengukuran ultrasonik diagnostik berenergi rendah. Namun, probe sensor memiliki ketahanan benturan yang terbatas pada bidang suara HIFU. Kouch telah memperbaikinya dengan serat berlapis tunggal dan menggunakan interferometri michelson untuk meningkatkan sensitivitas. Serat optik film tunggal dengan permukaan pelat titanium digunakan sebagai lengan interferometer. Di bawah pengaruh medan suara, permukaan ujung serat akan bergerak sedikit. Perpindahan kecil ini dapat dideteksi dengan interferometer. Sumber cahaya yang digunakan dalam percobaan adalah sumber laser He2He 2 mW, dan tujuan fotodioda adalah untuk mereduksi kebisingan. Dibandingkan dengan metode pengukuran perubahan intensitas cahaya, sensitivitasnya lebih tinggi, namun sistem jalur optiknya lebih rumit, dan persyaratan isolasi getarannya tinggi, yang memengaruhi penerapan praktisnya.