Qual è il rilevamento dell'idrofono

Un idrofono è un trasduttore che converte un segnale di pressione sonora subacquea in un segnale elettrico. Quando la pressione (disturbo acustico) sul materiale piezoelettrico i tubi piezoceramici cambiano, la distribuzione della carica all'interno del materiale piezoelettrico cambia proporzionalmente e si riflette sotto forma di segnale di tensione, quindi può essere estratto attraverso l'elettrodo sulla superficie dell'elemento piezoelettrico. Queste cariche vengono amplificate da un amplificatore di tensione o da un amplificatore di carica e l'oscilloscopio per l'elaborazione del segnale visualizza un'immagine che riflette la forma d'onda dell'onda sonora. Pertanto, la misurazione della pressione sonora nel campo sonoro ultrasonico viene completata in modo molto semplice. I materiali tradizionali utilizzati per i test del campo sonoro a ultrasuoni sono la ceramica piezoelettrica e il PVDF (fluoruro di polivinilidene). Le ceramiche piezoelettriche hanno elevata durezza e sensibilità e possono sopportare un certo intervallo di pressione sonora nel campo HIFU a bassa potenza, ma l'intensità del suono aumenta. 

Quando il grande Il trasduttore piezoelettrico a tubo cilindrico si rompe facilmente, la gamma dinamica lineare è piccola e l'impedenza acustica è elevata, in modo che l'idrofono abbia una certa interferenza con il campo sonoro misurato. L'impedenza acustica PVDF è vicina all'impedenza acustica dell'acqua, con un buon adattamento dell'impedenza acustica, consistenza morbida, facilità di lavorazione e proprietà chimiche stabili, con ampia risposta in frequenza ed eccellente linearità. La gamma dinamica è maggiore di quella degli idrofoni ceramici piezoelettrici. Pertanto, il PVDF è attualmente generalmente utilizzato per la misurazione. Può migliorare la risposta in frequenza irregolare prodotta dalla ceramica piezoelettrica e ridurre l'interferenza nel campo sonoro di misurazione purché la pellicola sia sufficientemente sottile. Il PVDF è disponibile sia nel tipo a pellicola che ad ago. Il diametro del tipo di pellicola è maggiore di 5 cm, mentre il diametro dell'ago è inferiore a 1 mm, che si danneggia facilmente nel campo sonoro HIFU. La dimensione della regione focale HIFU è di circa 1,1 mm × 2,1 mm × 3,2 mm. Il PVDF presenta lo svantaggio di una bassa risoluzione spaziale e ha un effetto bordo. Il volume non può essere ridotto molto. È limitato dalla temperatura. Quando la temperatura raggiunge i 60°C, si verifica la depolarizzazione, il tasso di riutilizzo è basso e la misurazione dell'idrofono richiede un metodo meccanico per la scansione punto per punto. Anche se viene scansionato un piano di 10×10 cm 2, ci vogliono diverse ore al massimo, quindi vengono utilizzate poche semplici linee, il tubo piezoelettrico per trasduttori idroacustici descrive la distribuzione del campo sonoro diventa inevitabile.

L'uso di sfere cave ceramiche piezoelettriche ad alta frequenza come idrofoni presenta vantaggi unici in termini di geometria, dimensioni e sensibilità. La sfera ha un diametro compreso tra 0,7 e 1 mm, una frequenza di risonanza compresa tra 1,8 e 2,7 MHz e una sensibilità doppia rispetto a quella di un idrofono a spillo. Ha un'eccellente stabilità ed è sottoposto a una pressione quattro volte superiore a quella di un idrofono a spillo. È un sensore ideale per misurare campi sonori ad alta intensità. Viene segnalato un nuovo tipo di idrofono per la misurazione del campo sonoro HIFU, che indica che il sensore può misurare la potenza sonora durante il trattamento HIFU, quindi il sensibile trasduttore piezoelettrico garantisce un'erogazione accurata dell'energia durante il trattamento e la misurazione della forza di radiazione. Rispetto alle misurazioni dell'idrofono, i suoi componenti sono durevoli e hanno un impatto minimo sulla temperatura. Nel 2006 Zanelli e Howard hanno progettato un idrofono che evita efficacemente i danni da cavitazione. la ceramica piezoelettrica è posta in uno schermo metallico per fornire una superficie esterna liscia per il nucleo di cavitazione sulla superficie. La possibilità che si verifichi è ridotta al minimo. Nell'acqua deionizzata degasata, la misurazione del campo sonoro del trasduttore con una frequenza di 1,50 MHz, un diametro di 100 mm e una lunghezza focale di 150 mm ha ottenuto buoni risultati. Tuttavia, la gamma dinamica lineare delle ceramiche piezoelettriche è insufficiente, influenzando il limite superiore utilizzato nelle misurazioni HIFU.

Per quanto riguarda l'ispezione delle fibre, il rilevamento delle fibre ottiche presenta interferenze antielettromagnetiche, dimensioni ridotte, elevata risoluzione spaziale, ampia larghezza di banda di risposta e velocità di risposta estremamente rapida ed è stato ampiamente utilizzato in molti campi. Il rilevamento del campo sonoro a ultrasuoni tramite fibra ottica si riferisce a un metodo per ottenere un segnale di campo sonoro analizzando segnali ottici come l'intensità della luce e la fase ottica modulata dal campo sonoro nella fibra ottica. Comunemente utilizzato per il metodo della faccia terminale, il metodo del reticolo in fibra e il metodo di diffrazione acusto-ottica. Si propone di misurare il campo sonoro utilizzando la variazione della luce riflessa all'estremità della fibra, ovvero il metodo end face. È rivestito con un mezzo multistrato all'estremità della fibra. Quando l'onda sonora incide sul mezzo multistrato, provoca una deformazione elastica del mezzo. Ad ogni livello c'è luce riflessa, quindi il totale di del tubo ceramico piezoelettrico viene riflessa da tutti gli strati. La luce riflessa Come risultato dell'interferenza, la pressione sonora all'estremità della fibra può essere misurata misurando la variazione dell'intensità della luce riflessa. Si sottolinea inoltre che la deviazione non lineare di questo tipo di sensore è inferiore al 5% a -3-30MPa. Nel 1996, sulla base di ciò, è stato proposto e progettato un prototipo di sensore in fibra rivestita multistrato.

 Egli ritiene che il sensore possa essere utilizzato per onde d'urto ad alta energia e misurazioni diagnostiche a ultrasuoni a bassa energia. Tuttavia, la sonda del sensore ha una resistenza agli urti limitata nel campo sonoro HIFU. Kouch lo ha migliorato con una fibra a rivestimento singolo e utilizza l'interferometria di Michelson per migliorare la sensibilità. Come braccio dell'interferometro viene utilizzata una fibra ottica a film singolo con una superficie a piastra in titanio. Sotto l'azione del campo sonoro, la faccia terminale della fibra si sposterà leggermente. Questo piccolo spostamento può essere rilevato da un interferometro. La sorgente luminosa utilizzata nell'esperimento era una sorgente laser He2He da 2 mW e lo scopo del fotodiodo era quello di ridurre il rumore. Rispetto al metodo di misurazione della variazione dell'intensità della luce, la sensibilità è maggiore, ma il sistema del percorso ottico è più complicato e i requisiti di isolamento dalle vibrazioni sono elevati, il che influisce sulla sua applicazione pratica.