Vad är hydrofondetekteringen

En hydrofon är en givare som omvandlar en undervattensljudtryckssignal till en elektrisk signal. När trycket (akustisk störning) på det piezoelektriska materialet piezokeramiska rör förändras, laddningsfördelningen inuti det piezoelektriska materialet ändras proportionellt och reflekteras i form av en spänningssignal, så att den kan extraheras genom elektroden på ytan av det piezoelektriska elementet. Dessa laddningar förstärks av en spänningsförstärkare eller en laddningsförstärkare, och signalbehandlingsoscilloskopet visar en bild som reflekterar ljudvågens vågform. Således fullföljs ljudtrycksmätningen i ultraljudsljudfältet på ett mycket enkelt sätt. Traditionella material som används för ultraljudstestning av ljudfält är piezoelektrisk keramik och PVDF (polyvinylidenfluorid). Piezoelektrisk keramik har hög hårdhet och känslighet och tål ett visst intervall av ljudtryck i HIFU-fältet vid låg effekt, men ljudintensiteten ökar. 

När den stora piezocylinderrörsgivaren bryts lätt, det linjära dynamiska omfånget är litet och den akustiska impedansen är hög, så att hydrofonen har en viss störning på mätljudfältet. PVDF:s akustiska impedans ligger nära vattens akustiska impedans, med god akustisk impedansmatchning, mjuk textur, enkel bearbetning, med utmärkta kemiska frekvensegenskaper, med utmärkta kemiska egenskaper. Det dynamiska omfånget är större än för piezoelektriska keramiska hydrofoner. Därför används PVDF för närvarande i allmänhet för mätning. Det kan förbättra det ojämna frekvenssvaret som produceras av piezoelektrisk keramik och minska störningen av mätljudfältet så länge som filmen är tillräckligt tunn. PVDF finns i både film- och nåltyper. Diametern på filmtypen är större än 5 cm, medan diametern på nålen är mindre än 1 mm, vilket lätt skadas i HIFU-ljudfältet. Storleken på HIFU-fokusområdet är cirka 1,1 mm × 2,1 mm × 3,2 mm. PVDF har nackdelen med låg rumslig upplösning, och den har kanteffekt. Volymen kan inte göras särskilt liten. Den är begränsad av temperaturen. När temperaturen når 60°C kommer det att ske depolarisering, återanvändningshastigheten är låg och hydrofonmätningen kräver en mekanisk metod för punkt-för-punkt-skanning. Även om ett plan på 10×10 cm 2 skannas så tar det flera timmar som snabbast, så några enkla linjer används, piezorör för hydroakustiska givare beskriver ljudfältsfördelningen blir oundviklig.

Användningen av högfrekventa piezoelektriska keramiska ihåliga sfärer som hydrofoner har unika fördelar vad gäller geometri, storlek och känslighet. Bollen har en diameter på 0,7 till 1 mm, en resonansfrekvens på 1,8 till 2,7 MHz och en känslighet dubbelt så stor som en stifthydrofon. Den har utmärkt stabilitet och utsätts för fyra gånger så högt tryck som en stifthydrofon. Det är en idealisk sensor för att mäta högintensiva ljudfält. En ny typ av hydrofon för HIFU ljudfältsmätning rapporteras, som indikerar att sensorn kan mäta ljudeffekt under HI FU-behandling, alltså Den känsliga piezoelektriska givaren säkerställer exakt leverans av energi under behandling och mätning av strålningskraft. Jämfört med hydrofonmätningar är dess komponenter hållbara och har en liten temperaturpåverkan. 2006 designade Zanelli och Howard en hydrofon som effektivt undviker kavitationsskador. den piezoelektriska keramen placeras i en metallsköld för att ge en slät yttre yta för kavitationskärnan på ytan. Möjligheten att inträffa är reducerad till ett minimum. I det avgasade avjoniserade vattnet har ljudfältsmätningen av givaren med en frekvens på 1,50 MHz, en diameter på 100 mm och en brännvidd på 150 mm uppnått goda resultat. Det linjära dynamiska området för piezoelektrisk keramik är dock otillräckligt, vilket påverkar den övre gränsen den använder i HIFU-mätningar.

Om fiberinspektion har optisk fiberavkänning anti-elektromagnetisk störning, liten storlek, hög rumslig upplösning, bred svarsbandbredd och extremt snabb svarshastighet och har använts i stor utsträckning inom många områden. Den optiska fiberdetekteringen av ultraljudsljudfältet hänvisar till en metod för att erhålla en ljudfältssignal genom att analysera optiska signaler såsom ljusintensitet och optisk fas som moduleras av ljudfältet i den optiska fibern. Används vanligtvis för ändyta, fibergittermetod och akustooptisk diffraktionsmetod. Det föreslås att man mäter ljudfältet genom att använda förändringen av det reflekterade ljuset i änden av fibern, det vill säga ändytmetoden. Den är belagd med ett flerskiktsmedium i änden av fibern. När ljudvågen infaller på flerskiktsmediet orsakar den elastisk deformation av mediet. På varje nivå finns det reflekterat ljus, så totalt piezoelektriskt keramiskt rör reflekterat ljus är reflekterat ljus från alla lager. Som ett resultat av interferensen kan ljudtrycket vid fiberns ändyta mätas genom att mäta förändringen i den reflekterade ljusintensiteten. Det påpekas också att den olinjära avvikelsen för denna typ av sensor är mindre än 5 % vid -3-30 MPa. 1996, baserat på detta, föreslogs och designades en flerskiktsbelagd fibersensorprototyp.

 Han menar att sensorn kan användas för högenergiska stötvågor och lågenergidiagnostiska ultraljudsmätningar. Sensorsonden har dock begränsad slaghållfasthet i HIFU-ljudfältet. Kouch har förbättrat den med en enkelbelagd fiber och använder michelson interferometri för att förbättra känsligheten. En enkelfilms optisk fiber med en titanplåtsyta används som en arm på interferometern. Under verkan av ljudfältet kommer fiberns ändyta att röra sig något. Denna lilla förskjutning kan detekteras av en interferometer. Ljuskällan som användes i experimentet var en 2 mW He2He laserkälla, och syftet med fotodioden var att minska brus. Jämfört med metoden för att mäta förändringen av ljusintensiteten är känsligheten högre, men det optiska vägsystemet är mer komplicerat och kravet på vibrationsisolering är högt, vilket påverkar dess praktiska tillämpning.