2. Вимірювання випромінюваної ультразвукової потужності

В основу виміру ультразвукової потужності покладений метод вимірювання радіаційного тиску, що виникає на границі розділу двох середовищ. У методі зрівноважування поплавка ультразвукова хвиля, випромінювана перетворювачем 1, (рис. 2) створює радіаційний тиск на границі розділу поплавок – рідина (2,3 відповідно). Виникаюча при цьому виштовхуючасила F , піднімає поплавок на деяку висоту h.

Рис.2.

Конструкція поплавка припускає наявність повітряного зазору, що дозволяє одержати коефіцієнт відбиття по тиску рівний +1.

Якщо розміри поплавка набагато більше довжини хвилі, а ультразвукові хвилі падають нормально до його поверхні, то акустична потужність пропорційна висоті h:

, (8)

де d - діаметр трубки поплавця,

, c - густина і швидкість звуку в рідині,

g=9.8 м/с².

3. Завдання

1.1 Розрахувати, використовуючи співвідношення (7), коефіцієнт підсилення лінзи і довжину фокальної області (Z=±Z_o). Вихідні дані по лінзі одержати у викладача.

1.2 Визначення довжини фокальної області.

Заповнити ультразвуковий вузол рідиною (водою) до фокуса. Ввімкнути макет приладу. Настроїтися на максимум фонтана. Поступово, доливаючи (зменшуючи) рівень рідини, домогтися зникнення фонтана. Замірити по шкалі довжину фокальної області. Порівняти отримані результати з розрахунковими.

1.3. Зібрати схему (рис. 3) для виміру акустичної, електричної потужності п’єзоелемента з лінзою.

Рис.3.

1.3.1 Наповнити ультразвуковий вузол водою до риски | , при якій поверхня води збігається з фокальною площиною.

Змінюючи частоту f генератора 4 поблизу механічного резонансу перетворювача 2, виміряти за допомогою ватметра 3 (дивися додаток 1 ) споживану електричну потужність W_е і висоту фонтана h. Побудувати графіки залежності h=h(f), W_е=W(f), h=h(W)|_f=f0.

1.3.2 Наповнити ультразвуковий вузол водою до риски || . Опустити вимірювальний поплавок 1 у воду.

Підстроюючи частоту f генератора, виміряти висоту випливу поплавця й електричну потужність. Розрахувати по (4) акустичну потужність W_а і КПД ( =W_а/W_е).

Побудувати графіки W_а=W(f), W_е=W(f), = (f).

Розрахувати максимальну інтенсивність УЗ пучка в фокальній площині, якщо відомий радіус кружка Ері.

Зробити висновки по роботі.

4. Контрольні питання

1. З якою метою застосовується аерозоль у медицині?

2.Методи фокусування ультразвуку. Основні характеристики фокусуючих систем.

3. У чому полягає принцип вимірювання акустичної потужності за допомогою методу поплавка? Які методи виміру енергетичних характеристик ультразвуку вам відомі?

Лабораторна робота №3

Вивчення ехотомоскопа ЕТС-ЕЛ-01

Мета роботи - вивчити технічні характеристики, будову і роботу ехотомоскопа ЕТС-ЕЛ-01.

Завдання 1

За технічним описом і інструкцією з експлуатації вивчити технічні характеристики ехотомоскопа.

1.1. Розрахувати довжину хвилі і сумарне загасання акустичних хвиль при максимальній глибині зондування. Пояснити вибір робочої частоти.

1.2. Привести графіки коливань ультразвукового п’єзоперетворювача і збуджуючого електричного імпульсу.

Знаючи довжину "мертвої" зони приладу, розрахувати добротність і смугу пропускання ультразвукового перетворювача. При цьому скористатися співвідношеннями:

; ;