Ultrazvukové převodníky se používají v mnoha průmyslových a lékařských aplikacích. Čtěte dále a dozvíte se jejich hlavní části a jak fungují.
Převodník
Převodníky jsou speciální nástroje, které mají schopnost přeměnit jeden druh energie na jiný. Převodník je životně důležitou součástí sonografie nebo ultrazvukového zobrazování. V sonografii je kamera převodníkem. Když je na kameru přiveden elektrický náboj, převede fotoaparát tuto energii na vibrace. Toto je známo jako piezoelektrický efekt. Vibrace jsou ve formě zvukových vln. Kamera je vyrobena z různých komponent. Každá z těchto složek hraje roli při tvorbě zvukových vln, přenosu těchto zvukových vln do těla a přijímání ozvěn z těla.
Piezoelektrické krystaly
Hlavními komponentami fotoaparátu jsou piezoelektrické krystaly . Krystaly v ultrazvukovém měniči jsou obvykle syntetické krystaly vyrobené z PZT (titaničitan zirkoničitý olovnatý). Krystaly produkují vibrace, když je na ně aplikováno napětí. Frekvence vibrací závisí na množství napětí aplikovaného na krystaly a frekvence zvukových vln závisí na frekvenci vibrací.
Soustředit se
Krystal použitý v ultrazvukovém měniči má tvar podobný kruhové čočce. Z krystalu je promítán zvukový paprsek. Průměr zvukového paprsku je nejprve stejný jako průměr krystalu. Když se průměr paprsku zmenší na polovinu svého původního průměru, je dosaženo zaostření. Po zaostření se průměr opět zvětšuje. Aby bylo možné vytvořit obraz, který je dvourozměrný, používá ultrazvukový převodník spoustu piezoelektrických krystalů.
Nastavení
Je důležité upravit nastavení na ultrazvukovém přístroji. Je tomu tak proto, že přirozené zaostření paprsku nestačí k získání přesného obrazu konkrétních částí. Požadované zaostření závisí na vzdálenosti mezi převodníkem a součástí. Ke zlepšení zaostření se používají nástroje, jako jsou zrcadla a čočky. Sonographer upravuje nastavení na ultrazvukovém stroji pro ovládání elektronického zaostřování. Když se změní zaostření, ultrazvukový převodník přivede napětí v různých časech na různé krystaly. Takto se změní zaostření paprsku.
Akustická impedance
Akustická impedance je způsobena rychlostí zvukové vlny a hustotou materiálu. Rychlost zvukové vlny závisí na typu materiálu, kterým prochází. Je těžké mít sonogramové čtení, když materiály nemají stejnou akustickou impedanci. Je to proto, že zvuk se odrazí zpět do nástroje. Množství zvuku, které se odráží a bude přenášeno tělem, závisí na rozdílu v akustických impedancích materiálů. Vzduch a krystal mají velmi odlišné akustické impedance. Proto žádný ultrazvuk nebude přenášen za povrch ultrazvukového převodníku.
Odpovídající vrstva
Odpovídající vrstvy se používají k tomu, aby byla akustická impedance mezi tělem a piezoelektrickým krystalem co možná nejmenší. Několik těchto vrstev je umístěno doprostřed převodníku a krystalu. Akustické impedance první vrstvy a krystalu jsou téměř stejné. Akustická impedance poslední vrstvy je téměř stejná jako akustická impedance kůže. Díky této strategii se do těla přenáší více zvuku.
Ultrazvukový gel
Vzduch není dobrým vodičem zvuku. Ultrazvukový gel se používá k odstranění vzduchu mezi kůží a převodníkem. Gel se nanáší na kůži. Pomocí ultrazvukového gelu jsou zvukové vlny snadno přenášeny do těla.
Ultrazvukové zobrazování
Ultrazvukový obraz je vytvářen pomocí ultrazvukových převodníků a ultrazvukových zvukových vln. Když zvukové vlny zasáhnou tkáně, odrazí se. Tomu se říká ozvěna. Zvukové vlny se vracejí tam, odkud přišli. Prochází znovu gelem, vrstvami a krystaly. Jakmile vlny dosáhnou krystalu, jsou přeměněny na energii s elektrickým potenciálem (napětí). Elektrická potenciální energie je potom zpracována a převedena na ultrazvukový obraz ostatními součástmi ultrazvukového stroje.
