Ultraschallwandler werden in vielen industriellen und medizinischen Anwendungen eingesetzt. Lesen Sie weiter, um ihre Hauptteile und ihre Funktionsweise zu kennen.
Wandler
Wandler sind spezielle Instrumente, die in der Lage sind, einen Energietyp in einen anderen umzuwandeln. Ein Schallkopf ist ein wesentlicher Bestandteil der Sonographie oder Ultraschallbildgebung. In der Sonographie ist die Kamera ein Schallkopf. Wenn die Kamera elektrisch aufgeladen wird, wandelt die Kamera diese Energie in Vibrationen um. Dies ist als piezoelektrischer Effekt bekannt. Die Schwingungen sind in Form von Schallwellen. Die Kamera besteht aus verschiedenen Komponenten. Jede dieser Komponenten spielt eine Rolle bei der Erzeugung von Schallwellen, der Übertragung dieser Schallwellen in den Körper und dem Empfang von Echos aus dem Körper.
Piezoelektrische Kristalle
Die Hauptkomponenten der Kamera sind piezoelektrische Kristalle . Die Kristalle in einem Ultraschallwandler sind üblicherweise synthetische Kristalle aus PZT (Blei-Zirkonat-Titanat). Die Kristalle erzeugen Schwingungen, wenn Spannung an sie angelegt wird. Die Schwingungsfrequenz hängt von der an die Kristalle angelegten Spannung ab, und die Frequenz der Schallwellen hängt von der Schwingungsfrequenz ab.
Fokus
Der in einem Ultraschallwandler verwendete Kristall hat eine Form, die einer kreisförmigen Linse ähnlich ist. Ein Schallstrahl wird vom Kristall projiziert. Zunächst ist der Durchmesser des Schallstrahls der gleiche wie der des Kristalls. Wenn sich der Durchmesser des Strahls auf die Hälfte seines ursprünglichen Durchmessers verringert, ist der Fokus erreicht. Nach dem Fokussieren vergrößert sich der Durchmesser wieder. Um ein zweidimensionales Bild erzeugen zu können, verwendet ein Ultraschallwandler viele piezoelektrische Kristalle.
die Einstellungen
Es ist wichtig, die Einstellungen an einem Ultraschallgerät anzupassen. Dies liegt daran, dass der natürliche Fokus des Strahls nicht ausreicht, um ein genaues Bild bestimmter Teile zu erhalten. Der erforderliche Fokus hängt vom Abstand zwischen dem Schallkopf und dem Teil ab. Zur Verbesserung der Fokussierung werden Instrumente wie Spiegel und Linsen verwendet. Der Sonograf passt die Einstellungen am Ultraschallgerät an, um die elektronische Fokussierung zu steuern. Wenn der Fokus geändert wird, legt der Ultraschallwandler zu unterschiedlichen Zeiten Spannung an verschiedene Kristalle an. Auf diese Weise wird der Fokus des Strahls geändert.
Akustische Impedanz
Die akustische Impedanz wird durch die Geschwindigkeit der Schallwelle und die Dichte des Materials verursacht. Die Geschwindigkeit der Schallwelle hängt von der Art des Materials ab, das sie durchläuft. Es ist schwierig, ein Sonogramm zu lesen, wenn Materialien nicht die gleiche akustische Impedanz haben. Das liegt daran, dass der Klang zum Instrument zurück reflektiert wird. Die Menge an Schall, die reflektiert und durch den Körper übertragen wird, hängt von den unterschiedlichen akustischen Impedanzen der Materialien ab. Luft und Kristall haben sehr unterschiedliche akustische Impedanzen. Daher wird kein Ultraschall über die Oberfläche des Ultraschallwandlers übertragen.
Passende Ebene
Übereinstimmende Schichten werden verwendet, um die akustische Impedanz zwischen dem Körper und dem piezoelektrischen Kristall so gering wie möglich zu halten. Ein paar dieser Schichten befinden sich in der Mitte des Wandlers und des Kristalls. Die akustischen Impedanzen der ersten Schicht und des Kristalls sind nahezu gleich. Die akustische Impedanz der letzten Schicht entspricht nahezu der akustischen Impedanz der Haut. Durch diese Strategie wird mehr Schall in den Körper übertragen.
Ultraschallgel
Luft ist kein guter Schallleiter. Und so wird Ultraschallgel verwendet, um die Luft zwischen der Haut und dem Schallkopf zu beseitigen. Das Gel wird auf die Haut aufgetragen. Mit Hilfe von Ultraschallgel werden die Schallwellen leicht in den Körper übertragen.
Ultraschall-Bildgebung
Mit Hilfe von Ultraschallwandlern und Ultraschallwellen wird ein Ultraschallbild erzeugt. Wenn die Schallwellen auf Gewebe treffen, werden sie reflektiert. Dies nennt man Echo. Die Schallwellen gehen dorthin zurück, woher sie kamen. Sie gehen wieder durch das Gel, die Schichten und den Kristall. Sobald die Wellen den Kristall erreichen, werden sie in elektrische potentielle Energie (Spannung) umgewandelt. Die elektropotenzielle Energie wird dann verarbeitet und von den anderen Komponenten des Ultraschallgeräts in ein Ultraschallbild umgewandelt.
