Método comum de HIFU para testes de campo de som

O método de radiação é um método de medição bem estabelecido que se concentra em medir o planoPlacas de cisalhamento cerâmico piezoelétricoem um líquido. Em 1987, Beissner derivou a fórmula de cálculo da força de radiação na meta totalmente absorvida no campo som ultra-sônico focado sob a suposição de que a acústica geométrica, a limitação de alta frequência não difrativa e a diretividade de campo distante são funções retangulares, quando O desvio de 30 ° é menor que 0. 8%. Em 1998, ele aplicou o método acústico geométrico para derivar a fórmula geral da força de radiação de ultra-som focada no alvo de teste, discutiu a força de radiação no alvo total de reflexão e do alvo total de absorção, e realizou experimento verificou que o desvio de A potência sonora medida pela medição de potência ultra-sônica de 1,6 MHz e o método da calorimetria não foi superior a 3%. Em 2005, a Shaw do Laboratório Físico Nacional do Reino Unido usou Integrais de Rayleigh e experimentos para verificar a validade da fórmula geral. Os resultados foram bastante consistentes. Em 2003, ele mediu a tensão do amplificador de potência do ânodo do circuito de unidade transdutor HIFU usando o método de coluna de água baseado em radiação (medição de água da pressão de radiação acústica ou densidade de energia acústica do ponto de medição, medindo a altura da coluna de líquido no tubo fino).

A intensidade do campo de som a 200 V a 2600 V indica que o método da coluna de água pode aumentar a faixa de medição de campo de som para 2000 w / cm 2, mas quando a tensão aumenta para um determinado nível (2600 V), a energia sonora é muito grande e uma cavitação significativa ocorrerá na água. O grupo de bolhas interfere no campo de som, tornando a energia sonora de medição significativamente instável e exibe uma tendência de saturação. Em 2004 e 2005, a China passou pelo padrão nacional de \"acústico de alta intensidade de potência sonora de ultrassonografia e características de campo de sono medição \" e a \"sistema de tratamento de ultra-som focado de alta intensidade (H IFU) sistema de tratamento \", que focalizam em características de ultra-som e ultra-som. A ideia básica e o método de medição de energia é encontrar a posição do foco de pressão sonora pelo método de digitalização tridimensional de hidrofone, digitalizar e medir o campo de som focado, calcular os parâmetros geométricos do local focal e, em seguida,Transdutor de placas de cerâmica piezoelétricamedir diretamente a pressão sonora a plena potência na focagem. Hidrofones e métodos de radiação são recomendados para o padrão.

2 detecção de hidrofone

Um hidrofone é um transdutor que converte um sinal de pressão sonora subaquático em um sinal elétrico. Quando a pressão (distúrbio acústico) nas alterações do material piezoelétrico, a distribuição de carga dentro do material piezoelétrico muda proporcionalmente e é refletida na forma de um sinal de tensão, para que ele possa ser extraído pelo eletrodo na superfície do elemento cerâmico piezoelétrico. Essas cobranças são amplificadas por um amplificador de tensão ou um amplificador de carga, e o processamento de sinal exibe uma imagem que reflete a forma de onda da onda sonora. Assim, a medição de pressão sonora no campo som ultra-sônico é concluída de uma maneira muito simples. Materiais tradicionais utilizados para detecção ultra-sônica de campo de som são cerâmicas piezoelétricas e PVDF (fluoreto de polivinilideno).

A cerâmica piezoelétrica tem alta dureza e sensibilidade, e pode suportar uma certa gama de pressão sonora no campo HIFU a baixa potência, mas a intensidade de som quando aumentada, a cerâmica piezoelétrica é facilmente quebrada, a faixa dinâmica linear é pequena, e a impedância acústica é alta, de modo que o hidrofone tem uma certa interferência ao campo de som medido. A impedância acústica PVDF está próxima à impedância acústica da água, e tem uma boa impedância acústica que corresponda à água, textura macia, processamento fácil, propriedades químicas estáveis, ampla resposta de frequência e excelente linearidade. A faixa dinâmica é maior que a de hidrofones cerâmicos piezoelétricos. Portanto, o PVDF é atualmente usado para medição. Pode melhorar a resposta de frequência desigual produzida por cerâmica piezoelétrica e reduzir a interferência ao campo de som medido, desde que o filme seja fino o suficiente. PVDF está disponível em tipos de filmes e agulhas. O diâmetro do tipo de filme é maior que 5 cm, enquanto o diâmetro da agulha é inferior a 1 mm, o que é facilmente danificado no campo de som HIFU.

O tamanho da região focal HIFU é de cerca de 1 1 mm × 2. 1 mm × 3. 2 mm. Portanto, o PVDF tem a desvantagem da baixa resolução espacial, e tem efeito de borda, e o volume não pode ser feito muito pequeno. Limitação de temperatura, a despolarização ocorre quando a temperatura atinge 60 ° C, a taxa de reutilização é baixa, e a medição de hidrofone requer um método mecânico para varredura pontual a ponto, mesmo se digitalização de 10 × 10 cm de avião, o mais rápido também Leva algumas horas, por isso está usando algumas linhas simples para descrever a distribuição de campo de som torna-se inevitável. Em 2002, ele usa esferas ocas de cerâmica piezoelétrica de alta frequência como hidrofones, e tem vantagens únicas em termos de geometria, tamanho e sensibilidade. O diâmetro da bola é de 0,7 a 1 mm, a frequência de ressonância é de 1. 8 a 2. 7 MHz, a sensibilidade é o dobro do hidrofone, e tem boa estabilidadePlaca piezocerâmica transdutor ultra-sônicoe a pressão é hidrofone tipo agulha. O dispositivo é considerado o sensor ideal para medir campos de som de alta intensidade.

Em 2004, é relatado um novo tipo de aquecedor de água de membrana para medição de campo de som HIFU, indicando que o sensor pode medir a energia sonora imediatamente em tratamento HIFU, garantindo assim a entrega precisa de energia durante o tratamento, e a medição da força de radiação e a água. A medição do receptor, os componentes são duráveis ​​e têm uma pequena influência na temperatura. Em 2006, Zanelli e Howard projetou um hidrofone que efetivamente evita danos à cavitação. A cerâmica piezoelétrica é colocada em uma blindagem de metal para proporcionar uma superfície externa suave que minimiza a possibilidade de núcleo de cavitação na superfície. Pequeno, na água desionizada desgaseizada, a medição do campo de som do transdutor com uma frequência de 1,50 MHz, um diâmetro de 100 mm e uma distância focal de 150 mm alcançou bons resultados. No entanto, a faixa dinâmica linear de cerâmica piezoelétrica é insuficiente, afetando seu limite superior para uso em medições HIFU.