Ultrazvočni pretvorniki se uporabljajo v mnogih industrijskih in medicinskih aplikacijah. Preberite si njihove glavne dele in kako delujejo.
Transduktor
Pretvorniki so posebni instrumenti, ki lahko pretvorijo eno energijsko vrsto v drugo. Transduktor je pomemben sestavni del sonografije ali ultrazvočnega slikanja. V sonografiji je kamera pretvornik. Ko se na kamero uporabi električni naboj, kamera to energijo pretvori v vibracije. To je znano kot piezoelektrični učinek. Vibracije so v obliki zvočnih valov. Kamera je izdelana iz različnih komponent. Vsaka od teh komponent igra vlogo pri nastajanju zvočnih valov, prenosu teh zvočnih valov v telo in sprejemu odmevov iz telesa.
Piezoelektrični kristali
Glavne komponente kamere so piezoelektrični kristali . Kristali v ultrazvočnem pretvorniku so ponavadi sintetični kristali iz PZT (svinčevega cirkonatnega titanata). Kristali proizvajajo vibracije, ko se nanje nanese napetost. Frekvenca vibracij je odvisna od napetosti na kristale, frekvenca zvočnih valov pa je odvisna od frekvence vibracij.
Osredotočite se
Kristal, uporabljen v ultrazvočnem pretvorniku, ima obliko, ki je podobna krožni leči. Iz kristala se projicira zvočni žarek. Sprva je premer zvočnega žarka enak premeru kristala. Ko se premer žarka zmanjša na polovico prvotnega premera, se doseže fokus. Po ostrini se premer spet poveča. Za ustvarjanje dvodimenzionalne slike lahko ultrazvočni pretvornik uporablja veliko piezoelektričnih kristalov.
Nastavitve
Pomembno je prilagoditi nastavitve na ultrazvočnem aparatu. To je zato, ker naravni poudarek žarka ni dovolj za natančno sliko določenih delov. Potreben fokus je odvisen od razdalje med pretvornikom in delom. Za izboljšanje ostrenja se uporabljajo instrumenti, kot so ogledala in leče. Sonograf prilagodi nastavitve ultrazvočnega stroja za nadzor elektronskega ostrenja. Ko se ostrina spremeni, ultrazvočni pretvornik napaja napetost v različnih obdobjih na različne kristale. Tako se spremeni žarišče žarka.
Akustična impedanca
Akustična impedanca je posledica hitrosti zvočnega vala in gostote materiala. Hitrost zvočnega vala je odvisna od vrste materiala, skozi katerega gre. Težko je brati sonogram, ko materiali nimajo enake zvočne impedance. Zato, ker se bo zvok odbil nazaj v instrument. Količine zvoka, ki se bodo odražale in bodo prenašale skozi telo, so odvisne od razlike v zvočnih impedancah materiala. Zrak in kristal imata zelo različne zvočne impedance. Zato noben ultrazvok ne bo prenesen preko površine ultrazvočnega pretvornika.
Ujemanje plasti
Ujemajoče se plasti se uporabljajo za čim manjšo zvočno impedanco med telesom in piezoelektričnim kristalom. Nekaj teh plasti je postavljeno na sredino pretvornika in kristala. Akustične impedance prvega sloja in kristala so skoraj enake. Akustična impedanca zadnjega sloja je skoraj enaka zvočni impedance kože. Zaradi te strategije se v telo prenaša več zvoka.
Ultrazvočni gel
Zrak ni dober prevodnik zvoka. In tako se ultrazvočni gel uporablja za odpravo zraka med kožo in pretvornikom. Gel se nanese na kožo. S pomočjo ultrazvočnega gela se zvočni valovi zlahka prenašajo v telo.
Ultrazvočno slikanje
Ultrazvočna slika nastane s pomočjo ultrazvočnih pretvornikov in ultrazvočnih zvočnih valov. Ko zvočni valovi zadenejo tkiva, se odbijejo. Temu rečemo odmev. Zvočni valovi se vračajo tja, od koder so prišli. Spet prehajajo skozi gel, plasti in kristal. Ko valovi dosežejo kristal, se pretvorijo v elektro potencialno energijo (napetost). Elektro potencialno energijo nato predelajo in pretvorijo v ultrazvočno sliko drugi sestavni deli ultrazvočnega stroja.
