Вопрос 30
. Механічні ультразвукові перетворювачі.
Перетворювачі характеризуються робочою частотою, ефективним розміром (апертурою) і можливостями фокусування. Найчастіше для ультразвукової діагностики використовуються частоти від 3,5 до 10,0 МГц. Інтервали фокусування по глибині - від 1 до 4 см (ближня зона), від 4 до 8 см (середня зона) та від 6 до 12 см (далека зона). Фокусування досягається або шляхом надання перетворювача спеціальної форми, або з допомогою акустичної лінзи, або електронним способом в багатоелементних перетворювачах, або комбінацією перерахованих способів. Розмір зони фокусування (френелевской зони) змінюється в залежності від розміру апертури і частоти перетворювача. При виборі перетворювача з оптимальним поєднанням частоти розміром апертури і фокальної зони для певного типу досліджень необхідно враховувати деякі закономірності.
1. Збільшення частоти перетворювача покращує подовжню роздільну здатність, але тягне за собою зменшення глибини проникнення. Рекомендується вибирати максимальну частоту, при якій буде забезпечуватися необхідна робоча глибина.
2. При даній частоті перетворювача зменшення розміру його апертури покращує поперечну роздільну здатність в ближній зоні. Однак за межами ближньої зони поперечна роздільна здатність погіршується внаслідок більшої ширини ультразвукового променя. Зменшення апертури веде до зниження чутливості. У сучасних сканерах застосовується метод динамічної апертури, який забезпечує зміну розміру ефективної апертури багатоелементного перетворювача в залежності від глибини необхідної фокальної зони.
3. Перетворювачі з більш низькою робочою частотою повинні мати більший розмір апертури для того, щоб забезпечити гарну поперечну роздільну здатність, що зберігається з збільшенням глибини. У перетворювачів з більш високою частотою величина апертури може бути менше, так як вони працюють на малих глибинах.
4. Сфокусовані перетворювачі мають поліпшену поперечну роздільну здатність і більш високу чутливість в зоні фокуса (френелевской зоні). Вибір глибини зони залежить від розташування досліджуваних структур.
Вопрос 31
Ефект Допплера.
ЄфектДоплера: явище зміни частоти хвилі яка випромінюється рухомим джерелом.
Єфектдоплера застосовується в радіолокації для розпізнавання рухомих обєктів, наприклад літаків, на фоні не рухомих обєктів. За червоним зміщєнням спектра світла від астрономічних обєктів вимірюється їх швидкість та відстань до них.
Вопрос 32
Ефект кавітації.
Лекции { Кавітація – утворення в рідині малих порожнин, що заповнені газом, або їх сумішшю, під дією ультразвуку.
Кавітація виникає в результаті місцевого зниження тиску в рідині, яка може виникнути або при збільшенні швидкості рідини, або при проходженні акустичної хвилі великої інтенсивності.
Види зародків кавітації.
Космічні промені, нейтрони, важкі іони, альфа частки та ін.
Органічні молекули, частки домішок, дефекти поверхні та ін.
Інтенсивність звука необхідна для отримання кавітації, значно збільшується при збільшенні чистоти рідини. Під час кавітації порожнини ростуть, в наслідок процеса, що називається випрямленою або направленою дифузією, а саме за період акустичного поля, газ почергово дифундує в порожнину під час фази розрідження та з порожнини, під час фази стискання. Оскільки поверхня порожнини у фазі розрідження більша, то кількість газу, що потрапляє до порожнини більша за кількість газу, що виходить з неї. Щоб бульбашка зростала за рахунок випрямленої дифузії, необхідно щоб акустичний тиск перевищував порогове значення.
Кавітаційні
бульбашки діють як вторинні джерела
звука. Їх випромінювання можна контролювати
та аналізувати. Гідрофон в межах
кавітаційного об’єму може сприймати
акустичні сигнали, що подаються на
спектроаналізатор або частотні фільтри.
При інтенсивності менше порогової
сигнал, що приймається буде мати частоту
джерела f0.
Якщо інтенсивність стає більша за
порогову, спектр акустичного випромінювання
стає слабшим. З’являється зсув гармоніки
(
).
Також можна зареєструвати білий шум.
Зміна імпедансу.
При утворенні бульбашок в рідині, змінюється її акустичний імпеданс. Його можна виміряти за зміною електричного сигналу на перетворювачі. При високій інтенсивності кавітації імпеданс води може зменшуватись на 60%, при цьому напруга на виході перетворювача стає частотно модульованою. }
Кавитационные пузырьки в некоторой области жидкости возникают всякий раз, когда до этой области доходит фаза разрежения ультразвуковой волны. Как правило, кавитационные, пузырьки долго не живут: уже следующая за разрежением фаза сжатия приводит к захлопыванию, большей их части. Поэтому кавитационные пузырьки исчезают практически сразу вслед за прекращением облучения жидкости ультразвуком. При захлопывании кавитационного пузырька возникает ударная волна, развивающая громадные давления. Если ударная волна встречает на своем пути препятствие, то она слегка разрушает его поверхность. Поскольку кавитационных пузырьков много и захлопывание их происходит много тысяч раз в секунду, кавитация может произвести значительные разрушения. Рушит камни в почках, жир, и тд вредные отложения.