Ljudfältsdetektering av högintensivt fokuserat ultraljud HIFU piezo

Först, ljudtrycket av HIFU keramisk givare är mycket stor. När ljudtrycket överstiger kavitationströskeln uppstår kavitation i mätmediet. Vid denna tidpunkt erbjuder lokalbefolkningen extremt högt tryck och höghastighetsstråle genererad av kavitationsbubblans explosion. Stötvågen kommer att skada sensorn; för det andra är ljudintensiteten mycket hög, den lägsta ljudintensiteten är inte mindre än 1000W/cm2, vilket är lätt att få temperaturen på mätanordningen att stiga. När temperaturen på det känsliga piezomaterialet stiger till curietemperaturen sjunker sensorns känslighet kraftigt. för det tredje, om vibrationsfasen för varje punkt på givarens utstrålande yta inte är enhetlig, är ljudintensiteten vid fokus inte nödvändigtvis proportionell mot kvadraten på ljudtrycket; För det fjärde, om den utstrålade ljudvågen når vågintervallet med finita amplitud, är utbredningsprocessen lätt. 

Icke-linjära övertoner genereras och ljudmättnad uppstår. Allt gör mätningen svår. Det finns tre huvudaspekter: För det första är det dynamiska omfånget för HIFU-ljudfältet mycket stort, och ljudintensiteten vid fokus är mycket högre än den vid icke-fokuspunkten, och värdeförändringarna är tre eller fyra storleksordningar; För det andra, under förhållanden med hög ljudintensitet, har de olinjära faktorerna som kavitation stor inverkan på mätningen. För det tredje kräver finmätningen av det akustiska fokalområdet hög rumslig upplösning hos mätanordningen och sensorn. Därför är designkraven för mätanordningen höga. En exakt beskrivning av parametrarna för 4Mhz HIFU keramiska givare ljudfält under högt ljudtryck har blivit en viktig fråga i utvecklingen av HIFU-teknik. Huvudparametrarna som beskriver HIFU-ljudfältet är ljudstyrka, ljudintensitet, ljudtryck och ljudets brännvidd. Detekteringen av HIFU-ljudfältet har ännu inte varit en helt idealisk metod. Varje metod använder en aspekt av HIFU-ljudfältet för att detektera en eller flera parametrar i ljudfältet. För närvarande är strålningstryckmetoden, hydrofonmätmetoden, fiberinspektion och optisk detektering de viktigaste detekteringsmetoderna för HIFU-ljudfält.

Vanliga metoder för HIFU-ljudfältsdetektering:

Strålningsmetoden för strålkraftdetektering är en väletablerad mätmetod som fokuserar på att mäta planets ultraljudseffekt i en vätska. 1987, under villkoret av geometrisk akustik,piezokeramik för HIFU är ingen diffraktion högfrekvensbegränsning och fjärrfältsdirektivitet som en rektangulär funktion, formeln för beräkning av strålningskraften i det fokuserade ultraljudsfältet härleddes, avvikelsen vid 30° är mindre än 0,8%. År 1998, som tillämpade den geometriska akustiska metoden för att härleda den allmänna formeln för strålningskraften för fokuserat ultraljud på testmålet, diskuteras strålningskraften på det totala reflektionsmålet och det totala absorptionsmålet, och utförs experimentell verifiering. Avvikelsen mellan 1,6 MHz ultraljudseffektmätningsresultatet och den kalorimetriska metoden är inte mer än 3 %. År 2005 användes Shaw vid National Physical Laboratory i Storbritannien integraler och experiment för att verifiera giltigheten av den allmänna formeln. Resultaten var ganska konsekventa. Genom att använda den strålningsbaserade vattenpelarmetoden (vatten mäter det akustiska strålningstrycket eller den akustiska energitätheten för mätpunkten), ljudfältsintensiteten för anodeffektspänningen på piezokeramik för lasermaskindrivkrets från 200V till 2600V mäts. 

Det påpekas att vattenpelarmetoden kan öka ljudfältsmätområdet till 2000W/cm2, men när spänningen stiger till en viss nivå (2600V) är ljudeffekten för stor, och en tydlig kavitationsbubblagrupp kommer att genereras i vattnet, och ljudfältet störs för att göra mätljudeffekten uppenbar. Instabil visar en mättad trend. Kina har klarat de nationella standarderna för akustisk högintensitetsfokuserad ultraljudsljudstyrka och ljudfältsegenskaper. högintensivt fokuserat ultraljud (HIFU) behandlingssystem industristandarder är de grundläggande idéerna för att fokusera ultraljudsegenskaper och ultraljudseffektmätning. Metoden för HIFU piezokristall använder hydrofonens tredimensionella skanningsmetod för att hitta ljudtryckets position, skanna och mäta det fokuserade ljudfältet och beräkna de geometriska parametrarna för brännpunkten, och sedan direkt mäta ljudtrycket med full effekt vid fokus för att härleda den maximala ljudintensiteten. Hydrofoner och strålningsmetoder rekommenderas för standarden.