I trasduttori ad ultrasuoni sono utilizzati in molte applicazioni industriali e mediche. Continua a leggere per conoscere le loro parti principali e come funzionano.
trasduttore
I trasduttori sono strumenti speciali che hanno la capacità di trasformare un tipo di energia in un altro. Un trasduttore è un componente vitale dell'ecografia o dell'imaging ad ultrasuoni. Nell'ecografia, la fotocamera è un trasduttore. Quando viene applicata una carica elettrica alla videocamera, la videocamera converte questa energia in vibrazioni. Questo è noto come effetto piezoelettrico. Le vibrazioni sono sotto forma di onde sonore. La fotocamera è composta da vari componenti. Ognuno di questi componenti svolge un ruolo nella produzione di onde sonore, nella trasmissione di queste onde sonore nel corpo e nella ricezione di echi dal corpo.
Cristalli piezoelettrici
I componenti principali della fotocamera sono cristalli piezoelettrici . I cristalli in un trasduttore ad ultrasuoni sono generalmente cristalli sintetici fatti di PZT (piombo zirconato titanato). I cristalli producono vibrazioni quando viene applicata tensione. La frequenza di vibrazione dipende dalla quantità di tensione applicata ai cristalli e la frequenza delle onde sonore dipende dalla frequenza di vibrazione.
Messa a fuoco
Il cristallo utilizzato in un trasduttore ad ultrasuoni ha una forma simile a una lente circolare. Un raggio sonoro viene proiettato dal cristallo. Inizialmente, il diametro del raggio sonoro è uguale a quello del cristallo. Quando il diametro del raggio si riduce alla metà del suo diametro originale, viene raggiunta la messa a fuoco. Il diametro aumenta nuovamente dopo la messa a fuoco. Per essere in grado di generare un'immagine bidimensionale, un trasduttore ad ultrasuoni utilizza molti cristalli piezoelettrici.
impostazioni
È importante regolare le impostazioni su una macchina ad ultrasuoni. Questo perché la messa a fuoco naturale del raggio non è sufficiente per ottenere un'immagine accurata di parti particolari. La messa a fuoco richiesta dipende dalla distanza tra il trasduttore e la parte. Per migliorare la messa a fuoco, vengono utilizzati strumenti come specchi e obiettivi. Il sonografo regola le impostazioni sulla macchina ad ultrasuoni per controllare la messa a fuoco elettronica. Quando si cambia la messa a fuoco, il trasduttore ad ultrasuoni applica la tensione in momenti diversi a cristalli diversi. Ecco come viene modificata la messa a fuoco del raggio.
Impedenza acustica
L'impedenza acustica è causata dalla velocità dell'onda sonora e dalla densità del materiale. La velocità dell'onda sonora dipende dal tipo di materiale che attraversa. È difficile avere un sonogramma che legge quando i materiali non hanno la stessa impedenza acustica. Questo perché il suono verrà riflesso sullo strumento. La quantità di suono che verrà riflessa e trasmessa attraverso il corpo dipende dalla differenza delle impedenze acustiche dei materiali. L'aria e il cristallo hanno impedenze acustiche molto diverse. Pertanto, nessun ultrasuono verrà trasmesso oltre la superficie del trasduttore ultrasonico.
Strato corrispondente
Gli strati corrispondenti vengono utilizzati per ridurre al minimo l'impedenza acustica tra il corpo e il cristallo piezoelettrico. Un paio di questi strati sono posti al centro del trasduttore e del cristallo. Le impedenze acustiche del primo strato e del cristallo sono quasi le stesse. L'impedenza acustica dell'ultimo strato è quasi uguale all'impedenza acustica della pelle. Più suono viene trasmesso nel corpo a causa di questa strategia.
Gel ad ultrasuoni
L'aria non è un buon conduttore del suono. Quindi, il gel ad ultrasuoni viene utilizzato per eliminare l'aria tra la pelle e il trasduttore. Il gel viene applicato sulla pelle. Con l'aiuto del gel ad ultrasuoni, le onde sonore vengono facilmente trasmesse nel corpo.
Imaging ad ultrasuoni
Un'immagine ad ultrasuoni viene prodotta con l'aiuto di trasduttori ultrasonici e onde sonore ad ultrasuoni. Quando le onde sonore colpiscono i tessuti, vengono riflesse. Questo si chiama eco. Le onde sonore tornano da dove sono venute. Passano di nuovo attraverso il gel, gli strati e il cristallo. Una volta che le onde raggiungono il cristallo, vengono convertite in energia elettro potenziale (tensione). L'energia elettro potenziale viene quindi elaborata e convertita in un'immagine ad ultrasuoni dagli altri componenti della macchina ad ultrasuoni.
