Випромінювачі і приймачі ультразвуку

Електромеханічні випромінювачі і приймачі УЗ використовують явище п’єзоелектричного ефекту.

Яскраво вираженими п’єзоелектричними властивостями володіють такі кристалічні діелектрики, як кварц, сегнетова сіль тощо.

Ультразвук – пружні коливання і хвилі з частотами приблизно від 20×103 Гц (20 кГц) і до 109 Гц (1 ГГц). Область частот ультразвуку від 1 до 1000 ГГц прийнято називати гіперзвуком. Ультразвукові частоти ділять на три діапазони:

  1. • УНЧ – ультразвук низьких частот (20-100 кГц);
  2. • УСЧ – ультразвук середніх частот (0,1-10 МГц);
  3. • УЗВЧ – ультразвук високих частот (10-1000 МГц).

Кожен діапазон має свої особливості медичного застосування.

При подачі на електроди (2) змінної напруги від генератора (3) пластина (1) відчуває періодичні розтягування і стиснення. Виникають вимушені коливання, частота яких дорівнює частоті зміни напруги. Ці коливання передаються частинкам навколишнього середовища, створюючи механічну хвилю з відповідною частотою. Амплітуда коливань частинок середовища поблизу випромінювача дорівнює амплітуді коливань пластини.

До особливостей ультразвуку належить можливість отримання хвиль великої інтенсивності навіть при порівняно невеликих амплітудах коливань, оскільки при даній амплітуді щільність плосковогнутим лінзою з плексигласу (частота ультразвуку 8 МГц) потоку енергії пропорційна квадрату частоти (див. Формулу 2.6). Гранична інтенсивність випромінювання ультразвуку визначається властивостями матеріалу випромінювачів, а також особливостями умов їх використання. Діапазон інтенсивності при генерації УЗ в області УСЧ надзвичайно широкий: від 10-14 Вт / см2 до 0,1 Вт / см2.

Для багатьох цілей необхідні значно більші інтенсивності, ніж ті, які можуть бути отримані з поверхні випромінювача. У цих випадках можна скористатися фокусуванням. На малюнку 5.3 показана фокусування ультразвуку лінзою з плексигласу. Для отримання дуже великих інтенсивностей УЗ використовують складніші методи фокусування. Так, у фокусі параболоїда, внутрішні стінки якого виконані з мозаїки кварцевих пластинок або з п’єзокераміки титаніту барію, на частоті 0,5 МГц вдається отримувати у воді інтенсивності ультразвуку до 105 Вт / см2.

Посилання на основну публікацію