Geluidsvelddetectie van gefocusseerd ultrageluid met hoge intensiteit HIFU-piëzo

Ten eerste de geluidsdruk van de HIFU keramische transducer is erg groot. Wanneer de geluidsdruk de cavitatiedrempel overschrijdt, ontstaat er cavitatie in het meetmedium. Op dit moment biedt de lokale bevolking een straal met extreem hoge druk en hoge snelheid, gegenereerd door de explosie van de cavitatiebel. De schokgolf zal de sensor beschadigen; ten tweede is de geluidsintensiteit zeer hoog, de minimale geluidsintensiteit is niet minder dan 1000 W/cm2, waardoor de temperatuur van het meetapparaat gemakkelijk kan stijgen. Wanneer de temperatuur van het gevoelige piëzomateriaal stijgt tot de curietemperatuur, daalt de gevoeligheid van de sensor scherp. ten derde, als de trillingsfase van elk punt van het stralingsoppervlak van de transducer niet uniform is, is de geluidsintensiteit in het brandpunt niet noodzakelijkerwijs evenredig met het kwadraat van de geluidsdruk; ten vierde, als de uitgestraalde geluidsgolf het golfbereik met eindige amplitude bereikt, is het voortplantingsproces eenvoudig. 

Er worden niet-lineaire harmonischen gegenereerd en er treedt geluidsverzadiging op. Dit alles maakt de meting lastig. Er zijn drie hoofdaspecten: ten eerste is het dynamische bereik van het HIFU-geluidsveld erg groot, en de geluidsintensiteit op het focuspunt is veel hoger dan die op het niet-focuspunt, en de waardeveranderingen zijn drie of vier ordes van grootte; ten tweede hebben onder omstandigheden met hoge geluidsintensiteit de niet-lineaire factoren zoals cavitatie een grote invloed op de meting. Ten derde vereist de fijne meting van het akoestische brandpuntsgebied een hoge ruimtelijke resolutie van het meetapparaat en de sensor. Daarom zijn de ontwerpvereisten van het meetapparaat hoog. Nauwkeurig beschrijven van de parameters van de 4Mhz HIFU keramische transducer- geluidsveld onder hoge geluidsdruk is een belangrijk probleem geworden in de ontwikkeling van HIFU-technologie. De belangrijkste parameters die het HIFU-geluidsveld beschrijven zijn geluidsvermogen, geluidsintensiteit, geluidsdruk en brandpuntsafstand van het geluid. De detectie van het HIFU-geluidsveld was nog niet helemaal een ideale methode. Elke methode gebruikt één aspect van het HIFU-geluidsveld om één of meerdere parameters van het geluidsveld te detecteren. Momenteel zijn de stralingsdrukmethode, de hydrofoonmeetmethode, vezelinspectie en optische detectie de belangrijkste detectiemethoden van het HIFU-geluidsveld.

Gebruikelijke methoden voor HIFU-geluidsvelddetectie:

De stralingsmethode voor detectie van stralingskracht is een beproefde meetmethode die zich richt op het meten van het vlakke ultrasone vermogen in een vloeistof. In 1987, onder de voorwaarde van geometrische akoestiek,piëzo-keramiek voor HIFU heeft een hoogfrequente beperking zonder diffractie en verre veld-directiviteit als een rechthoekige functie. De formule voor het berekenen van de stralingskracht in het gefocusseerde ultrasone geluidsveld is afgeleid. De afwijking bij 30 ° is minder dan 0,8%. In 1998, waarin de geometrische akoestische methode werd toegepast om de algemene formule van de stralingskracht van gefocusseerd ultrageluid op het testdoel af te leiden, werd de stralingskracht op het totale reflectiedoel en het totale absorptiedoel besproken en werd experimentele verificatie uitgevoerd. De afwijking tussen het resultaat van de ultrasone vermogensmeting van 1,6 MHz en de calorimetrische methode bedraagt ​​niet meer dan 3%. In 2005 gebruikte Shaw van het National Physical Laboratory van het Verenigd Koninkrijk integralen en experimenten om de geldigheid van de algemene formule te verifiëren. De resultaten waren behoorlijk consistent. Met behulp van de op straling gebaseerde waterkolommethode (water meet de akoestische stralingsdruk of akoestische energiedichtheid van het meetpunt), kan de geluidsveldintensiteit van de anodevermogensspanning van het meetpunt worden bepaald. piëzo-keramiek voor lasermachines van 200V tot 2600V wordt gemeten. het aandrijfcircuit van  

Er wordt op gewezen dat de waterkolommethode het meetbereik van het geluidsveld kan vergroten tot 2000 W/cm2, maar wanneer de spanning naar een bepaald niveau (2600 V) stijgt, is het geluidsvermogen te groot en wordt er een duidelijke cavitatiebellengroep in het water gegenereerd, en wordt het geluidsveld verstoord om het gemeten geluidsvermogen duidelijk te maken. Instabiel en toont een verzadigde trend. China heeft de nationale normen voor het meten van akoestisch, met hoge intensiteit gericht ultrageluid, geluidsvermogen en geluidsveldkarakteristieken doorstaan. Hoge intensiteit gerichte echografie (HIFU) behandelingssysteem industriestandaarden zijn de basisideeën van het focussen van ultrasone klankkarakteristieken en ultrasone vermogensmeting. De werkwijze van HIFU-piëzokristal gebruikt de driedimensionale scanmethode van de hydrofoon om de positie van de geluidsdruk te vinden, het gefocuste geluidsveld te scannen en te meten, en de geometrische parameters van het brandpunt te berekenen, en vervolgens direct de geluidsdruk op vol vermogen te meten in de focus om de maximale geluidsintensiteit af te leiden. Hydrofoons en stralingsmethoden worden aanbevolen voor de standaard.