vanlig metode for HIFU for lydfelttesting

Strålingsmetoden er en veletablert målemetode som fokuserer på måling av flyet piezoelektriske keramiske skjærplater i en væske. I 1987 utledet Beissner beregningsformelen for strålingskraften på det fullt absorberte målet i det fokuserte ultralydslydfeltet under forutsetningen at den geometriske akustikken, den ikke-diffraktive høyfrekvensbegrensningen og fjernfeltsdirektiviteten er rektangulære funksjoner, når vinkelen ≤ 30 ° avvik er mindre enn 8 %. I 1998 brukte han den geometriske akustiske metoden for å utlede den generelle formelen for strålingskraften til fokusert ultralyd på testmålet, diskuterte strålingskraften på det totale refleksjonsmålet og det totale absorpsjonsmålet, og utførte et eksperiment som bekreftet at avviket til lydeffekten målt ved ultralydeffektmålingen på 1,6 MHz og kalorimetrimetoden ikke var mer enn 3%. I 2005 brukte Shaw fra National Physical Laboratory of the United Kingdom Rayleigh-integraler og eksperimenter for å bekrefte gyldigheten av den generelle formelen. Resultatene var ganske konsistente. I 2003 målte han anodeeffektforsterkerspenningen til HIFU-transduserens drivkrets ved å bruke den strålingsbaserte vannsøylemetoden (vann som måler det akustiske strålingstrykket eller den akustiske energitettheten til målepunktet ved å måle høyden på væskesøylen i det tynne røret).

Lydfeltintensiteten ved 200 V til 2600 V indikerer at vannsøylemetoden kan øke lydfeltmåleområdet til 2000 W/cm 2, men når spenningen stiger til et visst nivå (2600 V), er lydeffekten for stor, og det vil oppstå betydelig kavitasjon i vannet. Boblegruppen forstyrrer lydfeltet, noe som gjør målelydstyrken betydelig ustabil og viser en metningstrend. I 2004 og 2005 passerte Kina den nasjonale standarden for «akustisk høyintensitetsfokusert ultralyd-lydstyrke- og lydfeltkarakteristikkmåling» og industristandardene for «høyintensitetsfokusert ultralyd (H IFU)-behandlingssystem», som fokuserer på ultralydegenskaper og ultralyd. Den grunnleggende ideen og metoden for effektmåling er å finne posisjonen til lydtrykkfokuset ved hjelp av hydrofonens tredimensjonale skannemetode, skanne og måle det fokuserte lydfeltet, beregne de geometriske parametrene til brennpunktet, og deretter piezoelektriske keramiske plater transduser måler direkte lydtrykket ved full kraft ved fokuseringen. Hydrofoner og strålingsmetoder anbefales for standarden.

2 hydrofondeteksjon

En hydrofon er en transduser som konverterer et lydtrykksignal under vann til et elektrisk signal. Når trykket (akustisk forstyrrelse) på det piezoelektriske materialet endres, endres ladningsfordelingen inne i det piezoelektriske materialet proporsjonalt og reflekteres i form av et spenningssignal, slik at det kan trekkes ut av elektroden på overflaten av det piezoelektriske keramiske elementet. Disse ladningene forsterkes av en spenningsforsterker eller en ladeforsterker, og signalbehandlingen viser et bilde som reflekterer bølgeformen til lydbølgen. Dermed fullføres lydtrykkmålingen i ultralydslydfeltet på en svært enkel måte. Tradisjonelle materialer som brukes til ultralydlydfeltdeteksjon er piezoelektrisk keramikk og PVDF (polyvinylidenfluorid).

Piezoelektrisk keramikk har høy hardhet og følsomhet, og tåler et visst område av lydtrykk i HIFU-feltet ved lav effekt, men lydintensiteten Når den økes, brytes den piezoelektriske keramikken lett, det lineære dynamiske området er lite, og den akustiske impedansen er høy, slik at hydrofonen har en viss lydinterferens til det målte feltet. Den akustiske PVDF-impedansen er nær den akustiske impedansen til vann, og den har god akustisk impedanstilpasning med vann, myk tekstur, enkel behandling, stabile kjemiske egenskaper, bred frekvensrespons og utmerket linearitet. Det dynamiske området er større enn det for piezoelektriske keramiske hydrofoner. Derfor brukes PVDF for tiden generelt til måling. Det kan forbedre den ujevne frekvensresponsen produsert av piezoelektrisk keramikk og redusere interferensen til det målte lydfeltet så lenge filmen er tynn nok. PVDF er tilgjengelig i både film- og nåletyper. Diameteren på filmtypen er større enn 5 cm, mens diameteren på nålen er mindre enn 1 mm, noe som lett skades i HIFU-lydfeltet.

Størrelsen på HIFU-fokusområdet er omtrent 1,1 mm × 2,1 mm × 3,2 mm. Derfor har PVDF ulempen med lav romlig oppløsning, og det har kanteffekt, og volumet kan ikke gjøres veldig lite. Temperaturbegrensning, depolarisering oppstår når temperaturen når 60 °C, gjenbrukshastigheten er lav, og hydrofonmålingen krever en mekanisk metode for punkt-for-punkt skanning, selv om skanning av 10 × 10 cm-plan er raskest. Det tar også noen timer, så det er å bruke noen få enkle linjer for å beskrive hvordan lydfeltfordelingen blir. I 2002 brukte han høyfrekvente piezoelektriske keramiske hule kuler som hydrofoner, og det har unike fordeler når det gjelder geometri, størrelse og følsomhet. Diameteren på ballen er 0,7 til 1 mm, resonansfrekvensen er 1,8 til 2,7 MHz, følsomheten er dobbelt så stor som hydrofonen, og den har god stabilitet ultrasonisk transduser piezokeramisk plate , og trykket er nål-type hydrofon. enheten anses å være den ideelle sensoren for måling av høyintensive lydfelt. 

I 2004 er det rapportert om en ny type membranvannvarmer for HIFU lydfeltmåling, noe som indikerer at sensoren kan måle lydeffekt umiddelbart i HIFU behandling, og dermed sikre nøyaktig levering av energi under behandling, og måling av strålingskraft og vann .Sammenlignet med målingen av mottakeren er komponentene holdbare og har liten innflytelse på temperaturen. I 2006 designet Zanelli og Howard en hydrofon som effektivt unngår kavitasjonsskader. Den piezoelektriske keramikken er plassert i et metallskjold for å gi en jevn ytre overflate som minimerer muligheten for kavitasjonskjerne på overflaten. Liten, i det avgassede avioniserte vannet, har lydfeltmålingen til transduseren med en frekvens på 1,50 MHz, en diameter på 100 mm og en brennvidde på 150 mm gitt gode resultater. Imidlertid er det lineære dynamiske området for piezoelektrisk keramikk utilstrekkelig, noe som påvirker dens øvre grense for bruk i HIFU-målinger.