Ultrasone transducers worden gebruikt in vele industriële en medische toepassingen. Lees verder om hun belangrijkste onderdelen en hoe ze werken te kennen.
omzetter
Transducers zijn speciale instrumenten die het vermogen hebben om van het ene energietype een ander te maken. Een transducer is een essentieel onderdeel van echografie of ultrasone beeldvorming. In echografie is de camera een transducer. Wanneer een elektrische lading op de camera wordt toegepast, zet de camera deze energie om in trillingen. Dit staat bekend als piëzo-elektrisch effect. De trillingen hebben de vorm van geluidsgolven. De camera is gemaakt van verschillende componenten. Elk van deze componenten speelt een rol bij de productie van geluidsgolven, de overdracht van deze geluidsgolven in het lichaam en de ontvangst van echo's uit het lichaam.
Piëzo-elektrische kristallen
De hoofdcomponenten van de camera zijn piëzo-elektrische kristallen . De kristallen in een ultrasone transducer zijn meestal synthetische kristallen gemaakt van PZT (loodzirkonaattitanaat). De kristallen produceren trillingen wanneer er spanning op wordt gezet. De trillingsfrequentie is afhankelijk van de hoeveelheid spanning die op de kristallen wordt toegepast en de frequentie van de geluidsgolven hangt af van de trillingsfrequentie.
Focus
Het kristal dat wordt gebruikt in een ultrasone transducer heeft een vorm die vergelijkbaar is met een cirkelvormige lens. Een geluidsbundel wordt geprojecteerd vanuit het kristal. In eerste instantie is de diameter van de geluidsbundel dezelfde als die van het kristal. Wanneer de diameter van de straal wordt verkleind tot de helft van de oorspronkelijke diameter, wordt de focus bereikt. De diameter neemt weer toe na de focus. Om een tweedimensionaal beeld te kunnen genereren, gebruikt een ultrasone transducer veel piëzo-elektrische kristallen.
instellingen
Het is belangrijk om de instellingen op een ultrasone machine aan te passen. Dat komt omdat de natuurlijke focus van de straal niet voldoende is om een nauwkeurig beeld van bepaalde delen te krijgen. De vereiste focus hangt af van de afstand tussen de transducer en het onderdeel. Om het scherpstellen te verbeteren, worden instrumenten zoals spiegels en lenzen gebruikt. De sonograaf past de instellingen op de ultrasone machine aan om elektronisch scherpstellen te regelen. Wanneer de focus wordt veranderd, past de ultrasone transducer op verschillende tijden spanning toe op verschillende kristallen. Dit is hoe de focus van de straal wordt veranderd.
Akoestische impedantie
Akoestische impedantie wordt veroorzaakt door de snelheid van de geluidsgolf en de dichtheid van het materiaal. De snelheid van de geluidsgolf hangt af van het soort materiaal waar hij doorheen gaat. Het is moeilijk om een sonogram te lezen als materialen niet dezelfde akoestische impedantie hebben. Dat komt omdat het geluid wordt teruggekaatst naar het instrument. De hoeveelheden geluid die worden gereflecteerd en door het lichaam worden verzonden, zijn afhankelijk van het verschil in akoestische impedanties van het materiaal. Lucht en kristal hebben zeer verschillende akoestische impedanties. Daarom zal er geen ultrageluid worden uitgezonden voorbij het oppervlak van de ultrasone transducer.
Overeenkomende laag
Bijpassende lagen worden gebruikt om de akoestische impedantie tussen het lichaam en het piëzo-elektrische kristal zo min mogelijk te maken. Een paar van deze lagen worden in het midden van de transducer en het kristal geplaatst. De akoestische impedanties van de eerste laag en het kristal zijn bijna hetzelfde. De akoestische impedantie van de laatste laag is bijna hetzelfde als de akoestische impedantie van de huid. Door deze strategie wordt meer geluid in het lichaam overgebracht.
Ultrasone gel
Lucht is geen goede geleider van geluid. En dus wordt ultrasone gel gebruikt om de lucht tussen de huid en de transducer te verwijderen. De gel wordt op de huid aangebracht. Met behulp van ultrasone gel worden de geluidsgolven gemakkelijk in het lichaam overgedragen.
Ultrasone beeldvorming
Een ultrasoon beeld wordt geproduceerd met behulp van ultrasone transducers en ultrasone geluidsgolven. Wanneer de geluidsgolven de weefsels raken, worden ze gereflecteerd. Dit wordt echo genoemd. De geluidsgolven gaan terug naar waar ze vandaan kwamen. Ze gaan weer door de gel, de lagen en het kristal. Zodra de golven het kristal bereiken, worden ze omgezet in elektro-potentiële energie (spanning). De elektro-potentiële energie wordt vervolgens verwerkt en omgezet in een ultrasoon beeld door de andere componenten van de ultrasone machine.
