Wykrywanie pola dźwiękowego skupionego ultradźwiękowego piezoelektrycznego HIFU o wysokiej intensywności

Po pierwsze, ciśnienie akustyczne Przetwornik ceramiczny HIFU jest bardzo duży. Gdy ciśnienie akustyczne przekroczy próg kawitacji, w medium pomiarowym następuje kawitacja. W tym czasie lokalny strumień oferuje niezwykle wysokie ciśnienie i dużą prędkość, generowany przez eksplozję pęcherzyka kawitacyjnego. Fala uderzeniowa uszkodzi czujnik; po drugie, natężenie dźwięku jest bardzo wysokie, minimalne natężenie dźwięku jest nie mniejsze niż 1000 W/cm2, co łatwo powoduje wzrost temperatury urządzenia pomiarowego. Kiedy temperatura wrażliwego materiału piezoelektrycznego wzrasta do temperatury Curie, czułość czujnika gwałtownie spada. po trzecie, jeśli faza drgań każdego punktu powierzchni promieniującej przetwornika nie jest jednolita, natężenie dźwięku w ognisku niekoniecznie jest proporcjonalne do kwadratu ciśnienia akustycznego; po czwarte, jeśli wypromieniowana fala dźwiękowa osiąga zakres fal o skończonej amplitudzie, proces propagacji jest łatwy. 

Generowane są nieliniowe harmoniczne i następuje nasycenie dźwięku. Wszystko utrudnia pomiar. Istnieją trzy główne aspekty: po pierwsze, zakres dynamiczny pola dźwiękowego HIFU jest bardzo duży, a intensywność dźwięku w ognisku jest znacznie wyższa niż w punkcie nieostrości, a zmiany wartości wynoszą trzy lub cztery rzędy wielkości; po drugie, w warunkach wysokiego natężenia dźwięku czynniki nieliniowe, takie jak kawitacja, mają duży wpływ na pomiar. Po trzecie, dokładny pomiar obszaru ogniska akustycznego wymaga dużej rozdzielczości przestrzennej urządzenia pomiarowego i czujnika. Dlatego też wymagania projektowe stawiane urządzeniu pomiarowemu są wysokie. Dokładne opisanie parametrów urządzenia Pole dźwiękowe ceramicznego przetwornika HIFU 4 MHz pod wysokim ciśnieniem akustycznym stało się ważną kwestią w rozwoju technologii HIFU. Głównymi parametrami opisującymi pole dźwiękowe HIFU są moc dźwięku, natężenie dźwięku, ciśnienie akustyczne i ogniskowa dźwięku. Wykrywanie pola dźwiękowego HIFU nie jest jeszcze metodą całkowicie idealną. Każda metoda wykorzystuje jeden aspekt pola dźwiękowego HIFU do wykrywania jednego lub kilku parametrów pola dźwiękowego. Obecnie głównymi metodami wykrywania pola dźwiękowego HIFU są metoda ciśnienia promieniowania, metoda pomiaru hydrofonu, kontrola włókien i detekcja optyczna.

Typowe metody wykrywania pola dźwiękowego HIFU:

Metoda radiacyjna do wykrywania siły promieniowania jest dobrze ugruntowaną metodą pomiarową, która koncentruje się na pomiarze płaskiej mocy ultradźwiękowej w cieczy. W 1987 roku, pod warunkiem akustyki geometrycznej,Ceramika piezoelektryczna do HIFU nie ma dyfrakcyjnego ograniczenia wysokiej częstotliwości i kierunkowości pola dalekiego jako funkcji prostokątnej. Wzór na obliczenie siły promieniowania wyprowadzono w skupionym polu ultradźwiękowym. Odchylenie przy 30° jest mniejsze niż 0,8%. W roku 1998, w którym zastosowano geometryczną metodę akustyczną do wyprowadzenia ogólnego wzoru na siłę promieniowania zogniskowanych ultradźwięków na obiekt badawczy, omówiono siłę promieniowania na cel całkowitego odbicia i na cel całkowitej absorpcji oraz przeprowadzono weryfikację eksperymentalną. Odchylenie pomiędzy wynikiem pomiaru mocy ultradźwiękowej 1,6 MHz a metodą kalorymetryczną nie przekracza 3%. W 2005 roku Shaw z Narodowego Laboratorium Fizycznego Wielkiej Brytanii zastosował całki i eksperymenty w celu sprawdzenia ważności wzoru ogólnego. Wyniki były dość spójne. Stosując metodę słupa wody opartą na promieniowaniu (woda mierzy ciśnienie promieniowania akustycznego lub gęstość energii akustycznej w punkcie pomiarowym), natężenie pola akustycznego napięcia zasilania anody ceramiki piezoelektrycznej w obwodzie sterującym maszyny laserowej od 200 V do 2600 V. Mierzy się napięcie  

Zwraca się uwagę, że metoda słupa wody może zwiększyć zakres pomiaru pola dźwiękowego do 2000 W/cm2, ale gdy napięcie wzrośnie do pewnego poziomu (2600 V), moc akustyczna jest zbyt duża i w wodzie zostanie wygenerowana wyraźna grupa pęcherzyków kawitacyjnych, a pole akustyczne zostanie zakłócone, aby pomiar mocy akustycznej był oczywisty. Niestabilny, wykazujący nasycony trend. Chiny spełniły krajowe standardy dotyczące pomiarów mocy akustycznej skupionych ultradźwięków o dużym natężeniu i charakterystyki pola dźwiękowego. Standardy branżowe dotyczące systemów leczenia skoncentrowanymi ultradźwiękami o wysokiej intensywności (HIFU) to podstawowe idee skupiania właściwości ultradźwiękowych i pomiaru mocy ultradźwiękowej. Metoda Kryształ piezoelektryczny HIFU wykorzystuje trójwymiarową metodę skanowania hydrofonu do znalezienia położenia ciśnienia akustycznego, skanowania i pomiaru skupionego pola dźwiękowego oraz obliczenia parametrów geometrycznych punktu ogniskowego, a następnie bezpośredniego pomiaru ciśnienia akustycznego przy pełnej mocy w ognisku w celu uzyskania maksymalnej intensywności dźwięku. W przypadku standardu zalecane są hydrofony i metody radiacyjne.