Виявлення звукового поля високоінтенсивного сфокусованого ультразвуку HIFU п'єзо

По-перше, звуковий тиск Керамічний перетворювач HIFU дуже великий. Коли звуковий тиск перевищує поріг кавітації, у середовищі вимірювання виникає кавітація. У цей час місцеві пропонують надзвичайно високий тиск і високу швидкість струменя, створюваного кавітаційним вибухом бульбашки. Ударна хвиля пошкодить датчик; по-друге, інтенсивність звуку дуже висока, мінімальна інтенсивність звуку становить не менше 1000 Вт/см2, що легко спричинити підвищення температури вимірювального пристрою. Коли температура чутливого п'єзоматеріалу підвищується до температури Кюрі, чутливість датчика різко падає. по-третє, якщо фаза вібрації кожної точки випромінюючої поверхні перетворювача не є рівномірною, інтенсивність звуку у фокусі не обов'язково пропорційна квадрату звукового тиску; по-четверте, якщо випромінювана звукова хвиля досягає діапазону хвиль кінцевої амплітуди, процес поширення є легким. 

Генеруються нелінійні гармоніки і відбувається насичення звуку. Усе ускладнює вимірювання. Є три основні аспекти: по-перше, динамічний діапазон звукового поля HIFU дуже великий, а інтенсивність звуку у фокусі набагато вища, ніж у нефокусованій точці, а зміни значення становлять три-чотири порядки величини; по-друге, в умовах високої інтенсивності звуку нелінійні фактори, такі як кавітація, мають великий вплив на вимірювання. По-третє, точне вимірювання акустичної фокальної області вимагає високої просторової роздільної здатності вимірювального пристрою та датчика. Тому вимоги до конструкції вимірювального пристрою є високими. Точне описування параметрів Звукове поле керамічного перетворювача HIFU 4 МГц під високим звуковим тиском стало важливим питанням у розвитку технології HIFU. Основними параметрами, що описують звукове поле HIFU, є потужність звуку, інтенсивність звуку, звуковий тиск і фокусна відстань звуку. Виявлення звукового поля HIFU ще не є ідеальним методом. Кожен метод використовує один аспект звукового поля HIFU для виявлення одного або кількох параметрів звукового поля. На даний момент основними методами виявлення звукового поля HIFU є метод радіаційного тиску, метод вимірювання гідрофона, перевірка волокна та оптичне виявлення.

Загальні методи визначення звукового поля HIFU:

Радіаційний метод для виявлення радіаційної сили є добре відомим методом вимірювання, який зосереджується на вимірюванні потужності плоского ультразвуку в рідині. У 1987 р. за умови геометричної акустикип’єзокераміка для HIFU – це бездифракційне обмеження високої частоти та спрямованість дальнього поля як прямокутна функція, була отримана формула для розрахунку сили випромінювання у сфокусованому ультразвуковому звуковому полі. Відхилення при 30° становить менше 0,8%. У 1998 році, де застосовано геометричний акустичний метод для виведення загальної формули сили випромінювання сфокусованого ультразвуку на випробувальну мішень, обговорюється сила випромінювання на мішені повного відбиття та повного поглинання, а також проведена експериментальна перевірка. Відхилення між результатом ультразвукового вимірювання потужності 1,6 МГц і калориметричним методом становить не більше 3%. У 2005 році Шоу з Національної фізичної лабораторії Сполученого Королівства використовував інтеграли та експерименти для перевірки справедливості загальної формули. Результати були цілком послідовними. Використовуючи метод водяного стовпа на основі випромінювання (вода вимірює тиск акустичного випромінювання або щільність акустичної енергії точки вимірювання), інтенсивність звукового поля анодної напруги живлення п’єзокераміка для схеми керування лазерною машиною від 200 В до 2600 В. вимірюється  

Зазначається, що метод водяного стовпа може збільшити діапазон вимірювання звукового поля до 2000 Вт/см2, але коли напруга підвищується до певного рівня (2600 В), потужність звуку є занадто великою, у воді утворюється чітка група кавітаційних бульбашок, а звукове поле порушується, щоб зробити потужність звуку вимірювання очевидною. Нестабільний показує насичений тренд. Китай пройшов національні стандарти акустичного високоінтенсивного фокусованого ультразвуку звукової потужності та вимірювання характеристик звукового поля. Галузеві стандарти системи лікування високоінтенсивним сфокусованим ультразвуком (HIFU) - це основні ідеї фокусування характеристик ультразвуку та вимірювання потужності ультразвуку. Спосіб П’єзокристал HIFU використовує метод тривимірного сканування гідрофона для визначення положення звукового тиску, сканування та вимірювання сфокусованого звукового поля та обчислення геометричних параметрів фокусної плями, а потім безпосередньо вимірювання звукового тиску на повній потужності у фокусі для отримання максимальної інтенсивності звуку. Для стандарту рекомендовані гідрофони та методи випромінювання.