Сфокусированные ультразвуковые поля. Принципы сфокусирования ультразвуковых волн

Видео: Электромагнитное поле придумали ТЕОРЕТИКИ!

Сфокусированные поля имеют четыре главные особенности:
1. Ширина поля определена тем же углом расхождения пучка, что и в дальнем поле нефокусирующего преобразователя.
2. Сужение поля происходит лишь на участке, где до фокусировки находилось ближнее поле. Дальнее поле фокусировке не поддается.

3. Ширина поля в фокусе и за ним обратно пропорциональна диаметру преобразователя.
4. Интенсивность поля довольно быстро снижается по мере удаления от фокальной области. Поэтому протяженность сфокусированного поля ограничена. Ширина пучка в точке фокуса преобразователя или в области дальнего поля определяется как: W=ahZ/D, где h — доминирующая длина волны передаваемой акустической энергии- Z—осевое расстояние от преобразователя- D—ширина преобразователя (диаметр для преобразователя круглого сечения)- а — константа, зависящая от геометрической формы преобразователя. Для преобразователей круглого сечения или поршневых преобразователей а=1,22, для прямоугольных — а=1,0.

Фокусирование осуществляют применением пластмассовых линз или фазово-сдвигающих элементов. Пластмассовые линзы относительно дешевы и дают хорошие результаты. Они получены при помощи оптической системы, разработанной Schlieren, делающей ультразвуковые волны видимыми. При сильном фокусировании поле концентрируется в фокусе и далеко не распространяется.

Напротив, при слабом фокусировании ультразвукового преобразователя того же диаметра ближнее поле распространяется на довольна значительное расстояние. Фокусирование ультразвукового пучка в электронной фазово-смещающей системе достигается посредством комбинации сферических и линейных пространственно-временных взаимоотношений импульсов, поступающих на преобразователи.

Видео: Электронно-лучевая обработка

В результате подобной электронной обработки сигналов ультразвуковое поле фокусируется на заданном расстоянии и распространяется под конкретным азимутным углом. Системы фокусирования, включающие пластмассовые линзы или фазово-смещающие элементы, нашли свое широкое применение в различных диагностических ультразвуковых приборах медицинского назначения.

Использование фокусирующих преобразователей в хирургической, физиотерапевтической и диагностической ультразвуковой аппаратуре позволяет сконцентрировать ультразвуковое поле в строго определенной области биологических тканей и: получить при этом нужный положительный эффект.

В диагностических приборах фокусирование акустического пучка способствует снижению отношения сигнал — шум и повышению разрешающей способности. Например, применение прекардинального ультразвукового детектора газовых микропузырьков: в крови человека при декомпрессии, оснащенного системой фокусировки пьезокристалла, позволяет устранять шумовые сигналы, отраженные от биологических структур, лежащих вне фокуса акустического поля.

Источник: http://meduniver.com