Ultrazvučni pretvarači koriste se u mnogim industrijskim i medicinskim aplikacijama. Pročitajte da biste znali njihove glavne dijelove i kako rade.
Pretvarač
Pretvarači su posebni instrumenti koji imaju mogućnost pretvaranja jedne energetske vrste u drugu. Transduktor je vitalna komponenta sonografije ili ultrazvučnog snimanja. U sonografiji je kamera pretvarač. Kad se na kameru primijeni električni naboj, kamera pretvara ovu energiju u vibracije. To je poznato kao piezoelektrični efekat. Vibracije su u obliku zvučnih talasa. Kamera je izrađena od raznih komponenti. Svaka od ovih komponenti igra ulogu u stvaranju zvučnih talasa, prenosu tih zvučnih valova u tijelo i prijemu odjeka iz tijela.
Piezoelektrični kristali
Glavne komponente kamere su piezoelektrični kristali . Kristali u ultrazvučnom pretvaraču obično su sintetički kristali napravljeni od PZT (olovnog cirkonat titanata). Kristali stvaraju vibracije kada se na njih primjenjuje napon. Frekvencija vibracija ovisi o količini napona koji se primjenjuje na kristale, a frekvencija zvučnih valova ovisi o frekvenciji vibracije.
Fokus
Kristal korišten u ultrazvučnom pretvaraču ima oblik sličan kružnom sočivu. Iz kristala se projektuje zvučna zraka. U početku je promjer zvučnog snopa isti kao i kristal. Kad se promjer snopa smanji na polovinu prvobitnog promjera, postiže se fokus. Prečnik se nakon fokusa ponovo povećava. Da bi mogao stvoriti dvodimenzionalnu sliku, ultrazvučni pretvarač koristi puno piezoelektričnih kristala.
Podešavanja
Važno je prilagoditi postavke na uređaju za ultrazvuk. To je zato što prirodni fokus zrake nije dovoljan da bi se dobila tačna slika pojedinih dijelova. Potrebni fokus ovisi o udaljenosti između pretvarača i dijela. Da bi se poboljšalo fokusiranje, koriste se instrumenti kao što su ogledala i leće. Sonograf prilagođava postavke na ultrazvučnom stroju za kontrolu elektronskog fokusiranja. Kad se fokus promijeni, ultrazvučni pretvarač primjenjuje napon u različito vrijeme na različite kristale. Ovako se mijenja fokus žarulje.
Akustička impedancija
Akustička impedancija nastaje zbog brzine zvučnog talasa i gustoće materijala. Brzina zvučnog talasa ovisi o vrsti materijala kroz koji prolazi. Teško je imati čitanje sonograma kada materijali nemaju istu akustičku impedansu. To je zato što će se zvuk vratiti na instrument. Količine zvuka koja će se odraziti i prenijeti tijelom ovise o razlici u zvučnim impedancijama materijala. Zrak i kristal imaju vrlo različite zvučne impedance. Zbog toga se ne prenosi ultrazvuk izvan površine ultrazvučnog pretvarača.
Odgovarajući sloj
Odgovarajući slojevi koriste se kako bi se zvučna impedancija između tijela i piezoelektričnog kristala učinila što manjom. Nekoliko ovih slojeva stavi se u sredinu pretvarača i kristala. Akustičke impedance prvog sloja i kristala gotovo su iste. Akustička impedancija zadnjeg sloja gotovo je jednaka zvučnoj impedanciji kože. Zbog ove strategije se više zvuka prenosi u tijelo.
Ultrazvučni gel
Zrak nije dobar provodnik zvuka. I tako, ultrazvučni gel se koristi za uklanjanje zraka između kože i sonde. Gel se stavlja na kožu. Uz pomoć ultrazvučnog gela, zvučni talasi se lako prenose u tijelo.
Ultrazvučno snimanje
Ultrazvučna slika nastaje uz pomoć ultrazvučnih pretvarača i ultrazvučnih zvučnih talasa. Kad zvučni talasi udaraju o tkivo, oni se odbijaju. To se naziva odjek. Zvučni talasi se vraćaju tamo odakle su došli. Oni ponovo prolaze kroz gel, slojeve i ponovo se kristaliraju. Nakon što talasi dosegnu kristal, pretvaraju se u elektropotencijalnu energiju (napon). Energija elektro potencijala se zatim obrađuje i pretvara u ultrazvučnu sliku pomoću ostalih komponenti ultrazvučne mašine.
