Velocidad de propagación del ultrasonido en varios medios. Principios físicos de la ecografía de tejidos y órganos humanos
Los ultrasonidos se denominan ondas mecánicas longitudinales con frecuencias de oscilación superiores a 20 kHz. Al igual que las ondas sonoras, una onda ultrasónica es una alternancia de condensación y rarefacción del medio. En cada medio, la velocidad de propagación tanto del sonido como del ultrasonido es la misma. En vista de esto, la longitud de las ondas ultrasónicas en el aire es inferior a 17 mM (V = λ * ν; Vair = 330 m/s).
Las fuentes de ultrasonido son emisores electromecánicos especiales. Un tipo de emisores funcionan sobre la base del fenómeno de magnetoestricción, cuando las dimensiones de ciertos cuerpos (por ejemplo, una barra de níquel) cambian en un campo magnético alterno. Dichos emisores permiten obtener oscilaciones con frecuencias de 20 a 80 kHz. Desde una fuente de corriente alterna con las frecuencias indicadas, se aplica un voltaje a una varilla de níquel, el tamaño longitudinal de la varilla cambia con la frecuencia de la corriente alterna y se emite una onda ultrasónica desde las caras laterales de la muestra (Fig. 4).
El segundo tipo de radiadores funciona sobre la base del efecto piezoeléctrico, cuando las dimensiones de ciertos cuerpos, materiales hechos de ferroeléctricos, cambian en un campo eléctrico alterno. Para este tipo de radiadores, se pueden obtener oscilaciones de mayor frecuencia, hasta 500 MHz. Desde la fuente de corriente alterna, también se aplica voltaje a las caras laterales de la barra de ferroeléctrico (cuarzo, turmalina), mientras que el tamaño longitudinal de la barra cambia con la frecuencia de la corriente alterna, y se emite una onda ultrasónica desde el caras laterales de la muestra (Fig. 5). Tanto en el primer como en el segundo caso, se emiten ultrasonidos debido a las vibraciones de las caras laterales de la varilla, en este último caso, estas caras están metalizadas para suministrar corriente a la muestra.
Los receptores ultrasónicos funcionan según el principio de fenómenos inversos de magnetoestricción y efecto piezoeléctrico: una onda ultrasónica provoca fluctuaciones en las dimensiones lineales de los cuerpos, cuando los cuerpos están en el campo de una onda ultrasónica, las fluctuaciones de tamaño van acompañadas de la aparición de campos magnéticos alternos o campos eléctricos alternos en el material. Estos campos, que aparecen en el sensor correspondiente, son registrados por algún indicador, por ejemplo, un osciloscopio. Cuanto más intenso es el ultrasonido, mayor es la amplitud vibraciones mecánicas muestra - el sensor y mayor será la amplitud de los campos magnéticos o eléctricos alternos resultantes.
Características de la ecografía.
Como se mencionó anteriormente, en cada medio, la velocidad de propagación tanto del sonido como del ultrasonido es la misma. La característica más importante del ultrasonido es la estrechez del haz ultrasónico, que le permite influir en cualquier objeto. en la zona. En medios no homogéneos con pequeñas inhomogeneidades, cuando los tamaños de las inclusiones son aproximadamente iguales pero mayores que la longitud de onda (L ≈ λ), se produce el fenómeno de la difracción. Si las dimensiones de las inclusiones son mucho mayores que la longitud de onda (L >> λ), entonces la propagación del ultrasonido es rectilínea. En este caso, es posible obtener sombras ultrasónicas de tales inclusiones, que se utilizan cuando varios tipos diagnósticos, tanto técnicos como médicos. Un punto teórico importante en el uso del ultrasonido es el paso del ultrasonido de un medio a otro. Tal característica de las ondas como la frecuencia no cambia en este caso. Por el contrario, la velocidad y la longitud de onda pueden cambiar en este caso. Entonces, en el agua, la velocidad de las ondas acústicas es de 1400 m/s, cuando en el aire es de 330 m/s. La penetración del ultrasonido en otro medio se caracteriza por el coeficiente de penetración (β). Se define como la relación entre la intensidad de la onda que ingresa al segundo medio y la intensidad de la onda incidente: β = yo 2 / yo 1– Fig. 6. Este coeficiente depende de la relación de las impedancias acústicas de los dos medios. La impedancia acústica es el producto de la densidad de un medio y la velocidad de propagación de la onda en un medio dado: Z 1 \u003d ρ 1 * V 1, Z 2 \u003d ρ 2 * V 2. El coeficiente de penetración es el más grande, cercano a la unidad, si las impedancias acústicas de los dos medios son aproximadamente iguales: ρ 1 * V 1 ,≈ ρ 2 * V 2. Si la impedancia del segundo medio es mucho mayor que la del primero, el coeficiente de penetración es despreciable. En el caso general, el coeficiente β se calcula mediante la fórmula:
Para la transición del ultrasonido del aire a la piel humana β = 0,08 %, para la transición del glicerol a la piel β = 99,7 %.
Absorción de ultrasonido en diversos medios.
En medios homogéneos, el ultrasonido se absorbe, como cualquier tipo de radiación, de acuerdo con la ley. funcion exponencial: 
El valor de L' -llamada capa de media absorción- es la distancia a la que la intensidad de la onda se reduce a la mitad. La capa de media absorción depende de la frecuencia del ultrasonido y del propio tejido: el objeto. Con el aumento de la frecuencia, el valor de L 1/2 -disminuye. Para varios tejidos del cuerpo, tienen lugar los siguientes valores del grado de absorción de ultrasonido:
| Sustancia | Agua | Sangre | Cartílago | Hueso |
| L' | 300cm | 2 - 8cm | 0,24cm | 0,05cm |
El efecto del ultrasonido en los tejidos del cuerpo.
Hay tres tipos de acción de los ultrasonidos:
mecánico,
térmico,
Químico.
El grado de impacto de uno u otro tipo viene determinado por la intensidad. En este sentido, en medicina existen tres niveles de intensidades de ultrasonido:
1 nivel - hasta 1,5 W / cm 2,
nivel 2 - de 1,5 a 3 W / cm 2,
Nivel 3 - de 3 a 10 W / cm 2.
Los tres tipos de impacto del ultrasonido en los tejidos están asociados con el fenómeno de la cavitación: estos son a corto plazo (la mitad de los períodos de oscilación de las partículas del medio) la aparición de cavidades microscópicas en lugares donde el medio se enrarece. Estas cavidades están llenas de vapor líquido, y en la fase Alta presión sanguínea(la otra mitad del período de oscilación de las partículas del medio), las cavidades formadas colapsan. A intensidades de onda altas, el colapso de las cavidades con vapores líquidos en ellas puede provocar un efecto mecánico destructivo. Naturalmente, el colapso de las microcavidades va acompañado de un efecto térmico. El proceso de colapso de las microcavidades también está asociado a la acción química de los ultrasonidos, ya que en este caso las partículas del medio alcanzan altas velocidades de movimiento de traslación, lo que puede provocar el fenómeno de ionización, ruptura enlaces químicos, la formación de radicales. Los radicales resultantes pueden interactuar con proteínas, lámparas, ácidos nucleicos y causar efectos indeseables de naturaleza química.
6. Características del flujo sanguíneo a través de vasos grandes, vasos medianos y pequeños, capilares;
flujo sanguíneo durante la vasoconstricción, efectos de sonido.
La tasa de flujo de sangre en diferentes vasos es diferente. Los valores aproximados de esta velocidad se presentan en la tabla. 2.1.
Tabla 2.1. Velocidad y presión de la sangre en varios vasos.
A primera vista, parece que los valores dados contradicen la ecuación de continuidad: en los capilares delgados, la velocidad del flujo sanguíneo es menor que en las arterias. Sin embargo, esta discrepancia es evidente. El caso es que en la Tabla 2.1 muestra el diámetro de un vaso, pero a medida que los vasos se ramifican, el área de cada uno de ellos disminuye y el área total de ramificación aumenta. Por lo tanto, el área total de todos los capilares (aproximadamente 2000 cm 2) es cientos de veces mayor que el área de la aorta; esto explica una velocidad sanguínea tan baja en los capilares (500 - 600 veces menos que en la aorta). ).
En el futuro, cuando los capilares se fusionen en vénulas, en venas, hasta la vena cava, la luz total de los vasos vuelve a disminuir y la tasa de flujo sanguíneo aumenta nuevamente. Sin embargo, debido a varias razones, la velocidad del flujo sanguíneo cuando la vena cava ingresa al corazón no aumenta al valor inicial, sino aproximadamente a la mitad (Fig. 2.7).
Aorta arterias arteriolas capilares vénulas venas vena cava
Arroz. 2.7. Distribución de las velocidades del flujo sanguíneo en diferentes departamentos
del sistema cardiovascular
En capilares y venas, el flujo de sangre es constante; en otras partes del sistema cardiovascular, ondas de pulso.
La onda de aumento de la presión que se propaga a través de la aorta y las arterias, provocada por la eyección de sangre del ventrículo izquierdo del corazón durante la sístole, se denomina onda de pulso.
Cuando el músculo cardíaco se contrae (sístole), la sangre es expulsada del corazón hacia la aorta y las arterias que se extienden desde ella. Si las paredes de estos vasos fueran rígidas, la presión que surge en la sangre a la salida del corazón se transmitiría a la periferia a la velocidad del sonido. Sin embargo, la elasticidad de las paredes de los vasos conduce al hecho de que durante la sístole, la sangre expulsada por el corazón estira la aorta, las arterias y las arteriolas. Los grandes vasos perciben durante la sístole más sangre de la que fluye hacia la periferia. La presión sistólica (PC) de una persona es normalmente de aproximadamente 16 kPa. Durante la relajación del corazón (diástole), los vasos sanguíneos distendidos se calman y la energía potencial que les comunica el corazón a través de la sangre se convierte en energía cinética del flujo sanguíneo, manteniendo una presión diastólica (D) de aproximadamente 11 kPa.
R, Pa R, Pa
1 - en la aorta 2 - en las arteriolas
Arroz. 2.8. Fluctuaciones de presión en los vasos durante el paso de las ondas de pulso
La amplitud de la onda de pulso P 0 (x) (presión de pulso) es la diferencia entre los valores de presión máxima y mínima en un punto dado del recipiente (x). Al comienzo de la aorta, la amplitud de la onda Р 0, max es igual a la diferencia entre las presiones sistólica (Р С) y diastólica (Р D): Р 0, max = Р С - Р D. La atenuación de la La amplitud de la onda del pulso durante su propagación a lo largo de los vasos se puede representar mediante la dependencia:
donde β es el coeficiente de atenuación, que aumenta al disminuir el radio del buque.
La velocidad de propagación de la onda del pulso, medida experimentalmente, es » 6 - 8 m / s, que es 20 - 30 veces mayor que la velocidad de movimiento de las partículas de sangre = 0,3 - 0,5 m / s. Durante el tiempo de expulsión de sangre de los ventrículos (tiempo de sístole) t s \u003d 0.3 s, la onda del pulso tiene tiempo para propagarse a una distancia
L p \u003d t s "2m,
es decir, para cubrir todos los vasos grandes: la aorta y las arterias. Esto significa que el frente de onda del pulso llegará a las extremidades antes de que comience la caída de presión en la aorta.
La determinación experimental de la velocidad de la onda del pulso es la base para diagnosticar el estado de los vasos sanguíneos. Con la edad, la elasticidad de los vasos sanguíneos aumenta de 2 a 3 veces y, en consecuencia, también aumenta la velocidad de la onda del pulso.
Como se desprende claramente de los experimentos y de las ideas generales sobre el trabajo del corazón, la onda del pulso no es sinusoidal.
(armónico) (Fig. 2.9).
1 - arteria después de pasar 2 - pasa a través de la arteria
frente de onda de pulso de la onda de pulso
3 - onda de pulso en la arteria 4 - disminución de la presión arterial alta
Arroz. 2.9. Perfil de una arteria durante el paso de una onda de pulso.
La velocidad de la onda del pulso en vasos grandes depende de sus parámetros de la siguiente manera (fórmula de Moens-Korteweg):
, donde E es el módulo de elasticidad (módulo de Young); ρ es la densidad de la sustancia del recipiente; h es el espesor de la pared del vaso; d es el diámetro del vaso.
Es interesante comparar esta fórmula con la expresión de la velocidad de propagación del sonido en una varilla delgada:
, E - Módulo de Young; ρ - densidad de la sustancia de la barra
En los humanos, con la edad, aumenta el módulo de elasticidad de los vasos sanguíneos, por lo tanto, también aumenta la velocidad de la onda del pulso.
Junto con la onda de pulso en el sistema "vaso-sangre", también pueden propagarse ondas de sonido, cuya velocidad es muy alta en comparación con la velocidad de movimiento de las partículas de sangre y la velocidad de la onda de pulso. Así, en el sistema vaso-sangre, se pueden distinguir tres procesos principales de movimiento:
1) movimiento de partículas de sangre ( = 0,5 m/s);
2) propagación de ondas de pulso (~ 10 m/s);
3) propagación de ondas sonoras (~ 1500 m/s).
El flujo de sangre en las arterias normalmente es laminar, con ligeras turbulencias cerca de las válvulas. En patología, cuando la viscosidad es inferior a la normal, el número de Reynolds puede superar el valor crítico y el movimiento se vuelve turbulento. El flujo turbulento se asocia con un consumo adicional de energía durante el movimiento del fluido, lo que en el caso de la sangre genera un trabajo adicional del corazón.
El ruido generado por el flujo sanguíneo turbulento se puede utilizar para diagnosticar enfermedades. Este ruido se escucha en la arteria braquial cuando se mide la presión arterial con el método de sonido de Korotkoff.
El flujo de aire en la cavidad nasal normalmente es laminar. Sin embargo, con la inflamación o cualquier otra anomalía, puede volverse turbulento, lo que implicará un trabajo adicional de los músculos respiratorios.
La transición de un flujo laminar a uno turbulento ocurre no solo con un flujo en una tubería (canal), sino que es característico de casi todos los flujos de un fluido viscoso. En particular, el flujo de fluidos alrededor del perfil de un barco o submarino, el cuerpo de un pez o el ala de un avión o un pájaro también se caracteriza por una transición laminar-turbulenta, mientras que el tamaño característico del cuerpo aerodinámico y una constante dependiendo de la forma del cuerpo debe sustituirse en la fórmula.
Información similar.
La velocidad de propagación de los ultrasonidos en el hormigón oscila entre 2800 y 4800 m/s, dependiendo de su estructura y resistencia (Tabla 2.2.2).
Cuadro 2.2.2
| Material | r, g/cm3 | v p p , m/s |
| Acero | 7.8 | |
| duraluminio | 2.7 | |
| Cobre | 8.9 | |
| plexiglás | 1.18 | |
| Vidrio | 3.2 | |
| Aire | 1.29x10-3 | |
| Agua | 1.00 | |
| aceite de transferencia | 0.895 | |
| Parafina | 0.9 | |
| Goma | 0.9 | |
| Granito | 2.7 | |
| Mármol | 2.6 | |
| Concreto (más de 30 días) | 2.3-2.45 | 2800-4800 |
| Ladrillo: | ||
| silicato | 1.6-2.5 | 1480-3000 |
| arcilla | 1.2-2.4 | 1320-2800 |
| Solución: | ||
| cemento | 1.8-2.2 | 1930-3000 |
| Lima | 1.5-2.1 | 1870-2300 |
Medir tal velocidad en áreas relativamente pequeñas (en promedio 0,1-1 m) es un problema técnico relativamente complejo que solo puede resolverse con un alto nivel de desarrollo de la electrónica de radio. De todos los métodos existentes para medir la velocidad de propagación de los ultrasonidos, en cuanto a la posibilidad de su aplicación para ensayos materiales de construcción, se pueden distinguir los siguientes:
método de interferómetro acústico;
método de resonancia;
método de ondas viajeras;
método de impulso.
Para medir la velocidad del ultrasonido en el concreto, el método de pulso es el más utilizado. Se basa en el envío repetido de pulsos ultrasónicos cortos con una tasa de repetición de 30-60 Hz en el hormigón y la medición del tiempo de propagación de estos pulsos a una cierta distancia, llamada base de sondeo, es decir,
Por lo tanto, para determinar la velocidad del ultrasonido, es necesario medir la distancia recorrida por el pulso (la base de sondeo), y el tiempo que tarda el ultrasonido en propagarse desde el lugar de emisión hasta el de recepción. La base de sonido se puede medir con cualquier dispositivo con una precisión de 0,1 mm. El tiempo de propagación del ultrasonido en la mayoría de los dispositivos modernos se mide llenando puertas electrónicas con pulsos de conteo de alta frecuencia (hasta 10 MHz), cuyo comienzo corresponde al momento en que se emite el pulso y el final corresponde al momento en que llega en el receptor. Un diagrama funcional simplificado de dicho dispositivo se muestra en la fig. 2.2.49.
El esquema funciona de la siguiente manera. El oscilador maestro 1 genera pulsos eléctricos con una frecuencia de 30 a 50 Hz, dependiendo del diseño del dispositivo, y arranca un generador de alto voltaje 2, el cual genera pulsos eléctricos cortos con una amplitud de 100 V. Estos pulsos ingresan al emisor , en el que, mediante el efecto piezoeléctrico, se convierten en un paquete (de 5 a 15 piezas) de vibraciones mecánicas con una frecuencia de 60-100 kHz y se introducen mediante lubricación acústica en el producto controlado. Al mismo tiempo, se abre la puerta electrónica, que se llena de pulsos de conteo, y se activa el escáner, comienza el movimiento del haz de electrones a lo largo de la pantalla del tubo de rayos catódicos (CRT).
Arroz. 2.2.49. Diagrama funcional simplificado de un dispositivo ultrasónico:
1 - generador maestro; 2 - generador de impulsos eléctricos de alto voltaje; 3 - emisor de pulsos ultrasónicos; 4 - producto controlado; 5 - receptor; 6 - amplificador; 7 - generador de formación de puertas; 8 - generador de pulsos de conteo; 9 - escáner; 10 - indicador; 11 - procesador; 12 - bloque de entrada de coeficiente; 13 - indicador digital de valores t,v,r
La onda de cabeza de un paquete de oscilaciones mecánicas ultrasónicas, habiendo atravesado el producto controlado de longitud L, durante un tiempo t, entra en el receptor 5, en el que se convierte en un paquete de impulsos eléctricos.
La ráfaga de pulsos entrante se amplifica en el amplificador 6 y entra en el escáner vertical para el control visual en la pantalla CRT, y el primer pulso de esta ráfaga cierra la puerta, deteniendo el acceso de los pulsos de conteo. Así, las compuertas electrónicas estaban abiertas para el conteo de pulsos desde el momento en que se emitían las vibraciones ultrasónicas hasta el momento en que llegaban al receptor, es decir tiempo t. A continuación, el contador cuenta el número de pulsos de conteo que llenaron la puerta y el resultado se muestra en el indicador 13.
Algunos dispositivos modernos, como "Pulsar-1.1", tienen un procesador y una unidad de entrada de coeficientes, con la ayuda de la cual se resuelve la ecuación analítica de la dependencia "velocidad-resistencia", y el tiempo t, la velocidad V y la resistencia del concreto R se muestran en la pantalla digital.
Para medir la velocidad de propagación de los ultrasonidos en el hormigón y otros materiales de construcción en los años 80, se fabricaron en masa los dispositivos ultrasónicos UKB-1M, UK-10P, UK-10PM, UK-10PMS, UK-12P, UF-90PTs, Beton-5 , que ellos mismos bien recomendaron.
En la fig. 2.2.50 muestra una vista general del dispositivo UK-10PMS.
Arroz. 2.2.50. Dispositivo ultrasónico UK-10PMS
Factores que afectan la velocidad de propagación del ultrasonido en el concreto
Todos los materiales en la naturaleza se pueden dividir en dos grandes grupos, relativamente homogéneos y con un alto grado de heterogeneidad o heterogeneidad. Los materiales relativamente homogéneos incluyen materiales como el vidrio, el agua destilada y otros materiales con una densidad constante en condiciones normales y en ausencia de inclusiones de aire. Para ellos, la velocidad de propagación de los ultrasonidos en condiciones normales es casi constante. En materiales heterogéneos, que incluyen la mayoría de los materiales de construcción, incluido el hormigón, la estructura interna, la interacción de micropartículas y grandes elementos constituyentes no es constante tanto en volumen como en tiempo. Su estructura incluye micro y macroporos, grietas, que pueden estar secas o llenas de agua.
La disposición mutua de partículas grandes y pequeñas también es inestable. Todo esto lleva al hecho de que la densidad y la velocidad de propagación del ultrasonido en ellos no son constantes y fluctúan en un amplio rango. En mesa. 2.2.2 muestra los valores de la densidad ρ y la velocidad de propagación del ultrasonido V para algunos materiales.
A continuación, consideraremos cómo los cambios en los parámetros del concreto, como la resistencia, la composición y el tipo de agregado grueso, la cantidad de cemento, la humedad, la temperatura y la presencia de refuerzo, afectan la velocidad de propagación del ultrasonido en el concreto. Este conocimiento es necesario para una evaluación objetiva de la posibilidad de probar la resistencia del hormigón por el método ultrasónico, así como para eliminar una serie de errores en el control asociados con un cambio en estos factores.
Influencia de la resistencia del hormigón
Los estudios experimentales muestran que con un aumento en la resistencia del concreto, aumenta la velocidad del ultrasonido.
Esto se explica por el hecho de que el valor de la velocidad, así como el valor de la resistencia, depende de la condición de los enlaces intraestructurales.
Como puede verse en el gráfico (Fig. 2.2.51), la dependencia "velocidad-resistencia" para hormigones de varias composiciones no es constante, de lo que se deduce que otros factores, además de la resistencia, también influyen en esta dependencia.
Arroz. 2.2.51. Relación entre la velocidad ultrasónica V y la resistencia R c para hormigones de varias composiciones
Desafortunadamente, algunos factores afectan la velocidad del ultrasonido más que la fuerza, lo cual es una de las serias desventajas del método ultrasónico.
Si tomamos concreto de composición constante y cambiamos la resistencia adoptando diferentes W / C, entonces la influencia de otros factores será constante y la velocidad del ultrasonido cambiará solo por la resistencia del concreto. En este caso, la dependencia "velocidad-fuerza" será más definida (Fig. 2.2.52).
Arroz. 2.2.52. Dependencia "velocidad-resistencia" para una composición constante de hormigón, obtenida en la planta de productos de hormigón No. 1 en Samara
Influencia del tipo y marca de cemento
Comparando los resultados de los ensayos de hormigones sobre cemento Portland ordinario y sobre otros cementos, se puede concluir que la composición mineralógica tiene poco efecto sobre la dependencia "velocidad-resistencia". La principal influencia la ejerce el contenido de silicato tricálcico y la finura de molienda del cemento. Un factor más importante que influye en la relación "velocidad-resistencia" es el consumo de cemento por 1 m 3 de hormigón, es decir su dosis. Con un aumento en la cantidad de cemento en el concreto, la velocidad del ultrasonido aumenta más lentamente que la resistencia mecánica del concreto.
Esto se explica por el hecho de que al atravesar el hormigón, el ultrasonido se propaga tanto en el árido grueso como en la parte de mortero que conecta los gránulos de árido, y su velocidad depende en mayor medida de la velocidad de propagación en el árido grueso. Sin embargo, la resistencia del hormigón depende principalmente de la resistencia del componente de mortero. La influencia de la cantidad de cemento sobre la resistencia del hormigón y la velocidad del ultrasonido se muestra en la fig. 2.2.53.
Arroz. 2.2.53. Efecto de la dosificación de cemento sobre la dependencia
"velocidad-fuerza"
1 - 400 kg / m 3; 2 - 350 kg / m 3; 3 - 300 kg / m 3; 4 - 250 kg / m 3; 5 - 200kg/m3
Influencia de la relación agua-cemento
Con una disminución de W / C, la densidad y la resistencia del concreto aumentan, respectivamente, aumenta la velocidad del ultrasonido. Con un aumento de W/C, se observa una relación inversa. En consecuencia, el cambio de W/C no introduce desviaciones significativas en la dependencia establecida “velocidad-resistencia”. Por lo tanto, al construir curvas de calibración para cambiar la resistencia del hormigón, se recomienda utilizar diferentes W/C.
Ver influenciay cantidad de agregado grueso
El tipo y la cantidad de relleno grueso tienen un impacto significativo en el cambio en la dependencia "velocidad-resistencia". La velocidad del ultrasonido en el agregado, especialmente en cuarzo, basalto, piedra caliza dura, granito, es mucho mayor que la velocidad de su propagación en el concreto.
El tipo y la cantidad de agregado grueso también afectan la resistencia del concreto. Generalmente se acepta que cuanto más fuerte es el agregado, mayor es la resistencia del hormigón. Pero a veces hay que lidiar con este fenómeno cuando el uso de piedra triturada menos duradera, pero con una superficie rugosa, permite obtener hormigón con un valor Re más alto que cuando se usa grava duradera, pero con una superficie lisa.
Con un ligero cambio en el consumo de piedra triturada, la resistencia del hormigón cambia ligeramente. Al mismo tiempo, tal cambio en la cantidad de relleno grueso tiene una gran influencia en la velocidad del ultrasonido.
A medida que el hormigón se satura con piedra triturada, aumenta el valor de la velocidad ultrasónica. El tipo y la cantidad de agregado grueso afectan la unión "velocidad - resistencia" más que otros factores (Fig. 2.2.54 - 2.2.56)
Arroz. 2.2.54. La influencia de la presencia de árido grueso en la dependencia "velocidad-resistencia":
1 - piedra de cemento; 2 - hormigón con tamaño de agregado de hasta 30 mm
Arroz. 2.2.55. Dependencia "velocidad-resistencia" para hormigones con diferente finura de áridos: 1-1 mm; 2-3 mm; 3-7 mm; 4-30 mm
Arroz. 2.2.56. Dependencia "velocidad-resistencia" para hormigones con filler de:
1-arenisca; 2-piedra caliza; 3-granito; 4-basalto
Se puede ver en los gráficos que un aumento en la cantidad de piedra triturada por unidad de volumen de concreto o un aumento en la velocidad del ultrasonido conduce a un aumento en la velocidad del ultrasonido en el concreto más intensamente que la resistencia.
Influencia de la humedad y la temperatura
El contenido de humedad del hormigón tiene un efecto ambiguo sobre su resistencia y velocidad ultrasónica. Con un aumento en el contenido de humedad del concreto, la resistencia a la compresión disminuye debido a un cambio en los enlaces intercristalinos, pero la velocidad del ultrasonido aumenta, ya que los poros de aire y las microfisuras se llenan de agua. a más rápido en el agua que en el aire.
La temperatura del concreto en el rango de 5-40 ° C prácticamente no tiene efecto sobre la resistencia y la velocidad, pero un aumento en la temperatura del concreto endurecido más allá del rango especificado conduce a una disminución en su resistencia y velocidad debido a un aumento en la temperatura interna. microgrietas.
A temperaturas negativas, la velocidad del ultrasonido aumenta debido a la transformación del agua libre en hielo. Por lo tanto, no se recomienda determinar la resistencia del hormigón por el método ultrasónico a temperatura negativa.
Propagación de ultrasonidos en hormigón.
El hormigón en su estructura es un material heterogéneo, que incluye una parte de mortero y un agregado grueso. La parte de mortero, a su vez, es una piedra de cemento endurecida con la inclusión de partículas de arena de cuarzo.
Dependiendo del propósito del concreto y sus características de resistencia, la relación entre cemento, arena, piedra triturada y agua varía. Además de garantizar la resistencia, la composición del hormigón depende de la tecnología de fabricación de productos de hormigón armado. Por ejemplo, con una tecnología de producción de casetes, se requiere una mayor plasticidad de la mezcla de concreto, lo que se logra mediante un mayor consumo de cemento y agua. En este caso, la parte de mortero del hormigón aumenta.
En el caso de la tecnología de banco, especialmente para el decapado inmediato, se utilizan mezclas rígidas con consumo reducido de cemento.
El volumen relativo de agregado grueso en este caso aumenta. En consecuencia, con las mismas características de resistencia del hormigón, su composición puede variar dentro de amplios límites. La formación de la estructura del hormigón está influenciada por la tecnología de fabricación de los productos: la calidad de la mezcla de la mezcla de hormigón, su transporte, compactación, tratamiento térmico y de humedad durante el endurecimiento. De esto se deduce que la propiedad del hormigón endurecido está influenciada por un gran número de factores, y la influencia es ambigua y de naturaleza aleatoria. Esto explica el alto grado de heterogeneidad del hormigón tanto en su composición como en sus propiedades. La heterogeneidad y las diferentes propiedades del hormigón también se reflejan en sus características acústicas.
En la actualidad, a pesar de numerosos intentos, aún no se ha desarrollado un esquema unificado y una teoría de la propagación del ultrasonido a través del hormigón, lo que se explica por ) En primer lugar, la presencia de los numerosos factores anteriores que afectan la resistencia y las propiedades acústicas del hormigón de diferentes maneras. Esta situación se ve agravada por el hecho de que aún no se ha desarrollado teoría general propagación de vibraciones ultrasónicas a través del material con un alto grado heterogeneidad. Esta es la única razón por la que la velocidad del ultrasonido en el hormigón se determina como para un material homogéneo por la fórmula
donde L es el camino recorrido por el ultrasonido, m (base);
t es el tiempo empleado en el paso de este camino, μs.
Consideremos con más detalle el esquema de propagación de ultrasonido pulsado a través del hormigón como a través de un material no homogéneo. Pero primero, limitaremos el área en la que nuestro razonamiento será válido considerando la composición de la mezcla de hormigón, que es más común en las plantas de hormigón armado y en las obras de construcción, que consiste en cemento, arena de río, árido grueso y agua. En este caso, supondremos que la resistencia del agregado grueso es mayor que la resistencia del concreto. Esto es cierto cuando se utiliza piedra caliza, mármol, granito, dolomita y otras rocas con una resistencia de alrededor de 40 MPa como agregado grueso. Supongamos condicionalmente que el hormigón endurecido consta de dos componentes: una parte de mortero relativamente homogénea con densidad ρ y velocidad V y agregado grueso con ρ y V .
Dadas las suposiciones y limitaciones anteriores, el hormigón endurecido puede considerarse como un medio sólido con una impedancia acústica:
Consideremos el esquema de propagación de la onda ultrasónica de cabeza desde el emisor 1 al receptor 2 a través del hormigón endurecido con el espesor L (Fig. 2.2.57).
Arroz. 2.2.57. Esquema de propagación de la onda ultrasónica de la cabeza.
en concreto:
1 - emisor; 2 - receptor; 3 - capa de contacto; 4 - propagación de ondas en gránulos; 5 - propagación de ondas en la parte de la solución
La onda ultrasónica de cabeza del emisor 1 entra en primer lugar en la capa de contacto 3 situada entre la superficie radiante y el hormigón. Para pasar a través de la capa de contacto de una onda ultrasónica, debe llenarse con un líquido conductor o lubricante, que se usa con mayor frecuencia como vaselina técnica. Después de pasar a través de la capa de contacto (en el tiempo t 0), la onda ultrasónica se refleja parcialmente en la dirección opuesta y el resto entrará en el hormigón. Cuanto más delgada sea la capa de contacto en comparación con la longitud de onda, se reflejará la parte más pequeña de la onda.
Habiendo entrado en el espesor del hormigón, la onda de cabeza comenzará a propagarse en la parte de mortero del hormigón sobre un área correspondiente al diámetro del emisor. Después de pasar una cierta distancia Δ el 1, después del tiempo Δ t 1 onda de cabeza en un área determinada se encontrará con uno o más gránulos de agregado grueso, parcialmente reflejados por ellos, y la mayoría de ellos ingresarán a los gránulos y comenzarán a propagarse en ellos. Entre los gránulos, la onda continuará propagándose a través de la parte de la solución.
Teniendo en cuenta la condición aceptada de que la velocidad de los ultrasonidos en el material de relleno grueso es mayor que en la parte de mortero, la distancia d, igual al valor medio del diámetro de la piedra triturada, la onda que se propaga a través de los gránulos a una velocidad V 2 será el primero en pasar, y la ola que ha pasado por la parte de mortero se retrasará.
Después de pasar a través de los primeros gránulos de agregado grueso, la onda se acercará a la interfaz con la parte de mortero, se reflejará parcialmente y entrará parcialmente. En este caso, los gránulos a través de los cuales pasó la onda de cabeza pueden considerarse además como fuentes esféricas elementales de radiación de ondas ultrasónicas en la parte de mortero del hormigón, a las que se puede aplicar el principio de Huygens.
Habiendo pasado a través de la solución la distancia mínima entre los gránulos vecinos, la onda de cabeza entrará en ellos y comenzará a propagarse a través de ellos, convirtiéndolos en las próximas fuentes elementales. Así, después del tiempo t, habiendo pasado todo el espesor del hormigón L y la segunda capa de contacto 3, la onda de cabeza entrará en el receptor 2, donde se convertirá en una señal eléctrica.
Del esquema considerado se deduce que la onda de cabeza del emisor 1 al receptor 2 se propaga a lo largo del camino que pasa a través de los gránulos de agregado grueso y la parte de mortero que conecta estos gránulos, y este camino se determina a partir de la condición del tiempo mínimo transcurrido t .
Por lo tanto, el tiempo t es
¿Dónde está el tiempo empleado en el paso de la parte de mortero que conecta los gránulos?
Tiempo necesario para pasar a través de los gránulos. El camino L recorrido por el ultrasonido es igual a
donde: es la trayectoria total recorrida por la onda de cabeza a través de la parte de mortero;
La trayectoria total recorrida por la onda de cabeza a través de los gránulos.
La distancia total L que recorrerá la onda de proa puede ser mayor que la distancia geométrica entre el transmisor y el receptor, ya que la onda se propaga a lo largo de la trayectoria de máxima velocidad, y no a lo largo de la distancia geométrica mínima.
El tiempo que tarda el ultrasonido en pasar a través de las capas de contacto debe restarse del tiempo total medido.
Las ondas que siguen a la onda de cabeza también se propagan a lo largo del camino de máxima velocidad, pero durante su movimiento encontrarán ondas reflejadas desde la interfase entre los gránulos de agregado grueso y la parte de mortero. Si el diámetro de los gránulos es igual a la longitud de onda o la mitad de ella, entonces puede ocurrir una resonancia acústica dentro del gránulo. El efecto de interferencia y resonancia se puede observar en el análisis espectral de un paquete de ondas ultrasónicas transmitidas a través de concreto con diferentes tamaños de agregados.
El esquema de propagación de la onda de cabeza de ultrasonido pulsado considerado anteriormente es válido solo para hormigones con las propiedades indicadas al comienzo de la sección, es decir. la resistencia mecánica y la velocidad de propagación de los ultrasonidos en el material del que se obtienen los gránulos de árido grueso superan a la resistencia y velocidad en la parte de mortero del hormigón. Estas propiedades las posee la mayoría de los hormigones utilizados en plantas de hormigón armado y obras de construcción, que utilizan piedra triturada de piedra caliza, mármol y granito. Para hormigón de arcilla expandida, hormigón celular, hormigón con relleno de toba, el esquema de propagación de ultrasonido puede ser diferente.
La validez del esquema considerado se confirma mediante experimentos. Entonces, de la Fig. 2.2.54 se puede ver que cuando se agrega una cierta cantidad de piedra triturada a la parte de cemento, la velocidad del ultrasonido aumenta con un ligero aumento (ya veces una disminución) en la resistencia del concreto.
En la fig. 2.2.56 se nota que con un aumento en la velocidad del ultrasonido en el material de agregado grueso, su velocidad en el concreto aumenta.
El aumento de la velocidad en el hormigón con áridos más grandes (Fig. 2.2.55) también se explica por este esquema, ya que con un aumento del diámetro, se alarga la trayectoria del ultrasonido a través del material árido.
El esquema propuesto de propagación de ultrasonido permitirá evaluar objetivamente las capacidades del método ultrasónico para la detección de fallas y el control de la resistencia del concreto.
La sección de la física de los ultrasonidos está bastante completa en una serie de monografías modernas sobre ecografía. Nos centraremos solo en algunas de las propiedades del ultrasonido, sin cuyo conocimiento es imposible comprender el proceso de obtención de imágenes por ultrasonido.
Velocidad de ultrasonido y resistencia de onda específica de tejidos humanos (según V.N. Demidov)
Una onda ultrasónica, habiendo alcanzado el límite de dos medios, puede reflejarse o ir más allá. El coeficiente de reflexión del ultrasonido depende de la diferencia en la resistencia ultrasónica en la interfaz entre los medios: cuanto mayor sea esta diferencia, mayor será el grado de reflexión. El grado de reflexión depende del ángulo de incidencia del haz en la interfaz del medio: cuanto más se acerca el ángulo a una línea recta, mayor es el grado de reflexión.
Así, sabiendo esto, es posible encontrar la frecuencia ultrasónica óptima, que da la máxima resolución con suficiente poder de penetración.
Los principios básicos en los que se basa el funcionamiento de los equipos de diagnóstico por ultrasonidos, - esto es Untado y reflejo de ultrasonido.
El principio de funcionamiento de los dispositivos de diagnóstico por ultrasonido es reflexión de vibraciones ultrasónicas de las interfases de tejidos con cierto valor de resistencia acústica. Se cree que la reflexión de las ondas ultrasónicas en la interfaz se produce cuando la diferencia entre las densidades acústicas de los medios es de al menos el 1 %. La magnitud de la reflexión de las ondas sonoras depende de la diferencia de densidad acústica en la interfaz entre los medios, y el grado de reflexión depende del ángulo de incidencia del haz ultrasónico.
Obtención de vibraciones ultrasónicas
La producción de vibraciones ultrasónicas se basa en el efecto piezoeléctrico directo e inverso, cuya esencia radica en el hecho de que cuando se crean cargas eléctricas en la superficie de las caras del cristal, este último comienza a contraerse y estirarse. La ventaja de los transductores piezoeléctricos es la capacidad de la fuente de ultrasonido para servir simultáneamente como su receptor.
Diagrama de la estructura del sensor ultrasónico.
El sensor contiene un piezocristal, en cuyas caras se fijan electrodos. Detrás del cristal hay una capa de sustancia que absorbe el ultrasonido, que se propaga en la dirección opuesta a la requerida. Esto mejora la calidad del haz ultrasónico resultante. Normalmente, el haz ultrasónico generado por el transductor tiene una potencia máxima en el centro y disminuye en los bordes, como resultado de lo cual la resolución del ultrasonido es diferente en el centro y alrededor de la periferia. En el centro del haz, siempre puede obtener reflejos estables de objetos más y menos densos, mientras que en la periferia del haz, los objetos menos densos pueden reflejarse y los objetos más densos pueden reflejarse como menos densos.
Los materiales piezoeléctricos modernos permiten que los transductores envíen y reciban ultrasonido en una amplia gama de frecuencias. Es posible controlar la forma del espectro de la señal acústica, creando y manteniendo una forma de onda gaussiana que es más resistente a la distorsión de la banda de frecuencia y al desplazamiento de la frecuencia central.
En los últimos diseños de dispositivos ultrasónicos, se proporciona alta resolución y claridad de imagen mediante el uso de un sistema de enfoque dinámico y un filtro de eco de banda ancha para enfocar los haces ultrasónicos entrantes y salientes por medio de una microcomputadora. De esta forma, se asegura el perfilado y la mejora ideales del haz de ultrasonido y las características de resolución lateral de las imágenes de estructuras profundas obtenidas por exploración sectorial. Los parámetros de enfoque se establecen según la frecuencia y el tipo de sensor. El filtro de eco de banda ancha proporciona una resolución óptima al combinar perfectamente las frecuencias para absorber los ecos de los tejidos blandos. El uso de sensores de elementos múltiples de alta densidad ayuda a eliminar los ecos falsos debido a la difracción lateral y trasera.
Hoy en el mundo existe una feroz competencia entre empresas para crear sistemas visuales de alta calidad que cumplan con los requisitos más altos.
En particular, Acuson Corporation ha establecido un estándar específico para la calidad de imagen y la variedad clínica, y ha desarrollado la plataforma 128 XP™, un módulo fundamental para la mejora continua que permite a los médicos ampliar el alcance de la investigación clínica en función de las necesidades.
La plataforma utiliza 128 canales electrónicamente independientes que se pueden usar simultáneamente tanto para la transmisión como para la recepción, lo que proporciona una resolución espacial, un contraste de tejido y una uniformidad de imagen excepcionales en todo el campo de visión.
Los instrumentos de diagnóstico por ultrasonido se dividen en tres clases: unidimensionales, bidimensionales y tridimensionales.
En los escáneres unidimensionales, la información sobre un objeto se presenta en una dimensión a lo largo de la profundidad del objeto y la imagen se registra como picos verticales. La amplitud y la forma de los picos se utilizan para juzgar las propiedades estructurales del tejido y la profundidad de las áreas de reflexión de las señales de eco. Este tipo de dispositivo se utiliza en ecoencefalografía para determinar el desplazamiento de las estructuras de la línea media del cerebro y formaciones volumétricas (líquidas y sólidas), en oftalmología, para determinar el tamaño del ojo, la presencia de tumores y cuerpos extraños, en ecopulsografía: para estudiar la pulsación de las arterias carótidas y vertebrales en el cuello y sus ramas intracraneales, etc. Para estos fines, se utiliza una frecuencia de 0,88-1,76 MHz.
escáneres 2D
escáneres 2D se dividen en escaneo manual y dispositivos de escaneo en tiempo real.
Actualmente, para el estudio de estructuras superficiales y órganos internos, solo se utilizan instrumentos en tiempo real, en los que la información se refleja continuamente en la pantalla, lo que permite monitorear dinámicamente el estado del órgano, especialmente cuando se estudian estructuras en movimiento. La frecuencia de funcionamiento de estos dispositivos es de 0,5 a 10,0 MHz.
En la práctica, se utilizan con mayor frecuencia sensores con una frecuencia de 2,5 a 8 MHz.
escáneres 3D
Para su uso se requieren ciertas condiciones:
- la presencia de una formación que tiene una forma redondeada o bien contorneada;
- la presencia de formaciones estructurales ubicadas en los espacios líquidos (feto en el útero, globo ocular, cálculos en la vesícula biliar, cuerpo extraño, pólipo en el estómago o intestinos llenos de líquido, apéndice en el contexto de líquido inflamatorio, así como todo abdominal órganos en el contexto del líquido ascítico);
- formaciones estructurales sedentarias (globo ocular, próstata, etc.).
Por lo tanto, teniendo en cuenta estos requisitos, los escáneres tridimensionales se pueden utilizar con éxito para la investigación en obstetricia, con patología de volumen de la cavidad abdominal para una diferenciación más precisa de otras estructuras, en urología para examinar la próstata con el fin de diferenciar la penetración estructural de la cápsula, en oftalmología, cardiología, neurología y angiología.
Debido a la complejidad de uso, el alto costo de los equipos, la presencia de muchas condiciones y restricciones, rara vez se utilizan en la actualidad. Sin embargo escaneo 3D — esto es ecografia del futuro.
Ecografía Doppler
El principio de la ecografía Doppler es que la frecuencia de una señal ultrasónica, cuando se refleja en un objeto en movimiento, cambia en proporción a su velocidad y depende de la frecuencia del ultrasonido y del ángulo entre la dirección de propagación del ultrasonido y la dirección del flujo. Este método se ha aplicado con éxito en cardiología.
El método también es de interés para la medicina interna en relación con su capacidad para proporcionar información fiable sobre el estado de los vasos sanguíneos de los órganos internos sin la introducción de agentes de contraste en el cuerpo.
Se utiliza con mayor frecuencia en un examen completo de pacientes con sospecha de hipertensión portal en sus primeras etapas, para determinar la gravedad de los trastornos de la circulación portal, determinar el nivel y la causa del bloqueo en el sistema de la vena porta y también para estudiar los cambios en la sangre portal. flujo en pacientes con cirrosis hepática cuando se administran medicamentos (betabloqueantes, inhibidores de la ECA, etc.).
Todos los dispositivos están equipados con sensores ultrasónicos de dos tipos: electromecánicos y electrónicos. Ambos tipos de sensores, pero más a menudo los electrónicos, tienen modificaciones para su uso en varios campos medicina en el examen de adultos y niños.
A versión clásica Se aplican 4 métodos de escaneo electrónico en tiempo real : sector, lineal, convexo y trapezoidal, cada uno de los cuales se caracteriza por características específicas en relación con el campo de observación. El investigador puede elegir el método de exploración en función de la tarea que tenga ante sí y de la ubicación.
Escaneo de sector
ventajas:
- gran campo de visión al examinar áreas profundas.
Área de aplicación:
– estudios craneológicos de recién nacidos a través de una gran fontanela;
– estudios cardiológicos;
- exámenes abdominales generales de los órganos pélvicos (especialmente en ginecología y en el estudio de la próstata), órganos del sistema retroperitoneal.
Escaneo de línea
ventajas:
- un gran campo de visión al examinar áreas poco profundas del cuerpo;
- alta resolución en el estudio de zonas profundas del cuerpo gracias al uso de un sensor multielemento;
Área de aplicación:
— estructuras superficiales;
— cardiología;
– examen de los órganos pélvicos y región perirrenal;
- en obstetricia.
Escaneo convexo
ventajas:
- una pequeña área de contacto con la superficie del cuerpo del paciente;
- un gran campo de observación en el estudio de áreas profundas.
Área de aplicación:
- Exámenes abdominales generales.
Escaneo trapezoidal
ventajas:
- un gran campo de observación al examinar cerca de la superficie del cuerpo y órganos profundamente localizados;
— fácil identificación de las secciones tomográficas.
Área de aplicación:
— exámenes abdominales generales;
- Obstetricia y ginecología.
Además de los métodos de escaneo clásicos generalmente aceptados, los diseños de los últimos dispositivos utilizan tecnologías que les permiten complementarse cualitativamente.
Formato de escaneo vectorial
ventajas:
— con acceso limitado y exploración desde el espacio intercostal, proporciona características acústicas con una apertura mínima del sensor. El formato de imagen vectorial brinda una vista más amplia en los campos cercano y lejano.
El alcance es el mismo que para el escaneo de sector.
Escaneo en el modo de selección de área de zoom
Este es un escaneo especial del área de interés seleccionada por el operador para mejorar el contenido de información acústica de la imagen en modo bidimensional y Doppler color. El área de interés seleccionada se muestra con el uso completo de líneas acústicas y de trama. La mejora de la calidad de la imagen se expresa en una densidad óptima de líneas y píxeles, una mayor resolución, una mayor velocidad de fotogramas y una imagen más grande.
Con una sección normal se mantiene la misma información acústica, mientras que con el formato habitual de selección de zona de zoom RES se consigue una ampliación de imagen con mayor resolución y más información de diagnóstico.
Visualización Multi-Hertz
Los materiales piezoeléctricos de banda ancha brindan a los sensores modernos la capacidad de operar en un amplio rango de frecuencia; brindan la capacidad de seleccionar una frecuencia específica de una amplia banda de frecuencias disponibles en los sensores mientras mantienen la uniformidad de la imagen. Esta tecnología le permite cambiar la frecuencia del sensor con solo presionar un botón, sin perder tiempo en reemplazar el sensor. Y esto significa que un sensor equivale a dos o tres características particulares, lo que aumenta el valor y la versatilidad clínica de los sensores (Acuson, Siemens).
La información ultrasónica necesaria en las últimas instrucciones del dispositivo se puede congelar en diferentes modos: modo B, modo 2B, 3D, modo B + B, modo 4B, modo M y registrado usando una impresora en papel especial, en una computadora casete o cinta de video con procesamiento informático de la información.
La ecografía de órganos y sistemas del cuerpo humano se mejora constantemente, constantemente se abren nuevos horizontes y oportunidades, sin embargo, la interpretación correcta de la información recibida siempre dependerá del nivel de formación clínica del investigador.
En este sentido, a menudo recuerdo una conversación con un representante de la empresa Aloca, que acudió a nosotros para poner en funcionamiento el primer dispositivo en tiempo real Aloca SSD 202 D (1982). Para mi admiración de que Japón haya desarrollado tecnología ultrasónica asistida por computadora, respondió: “Una computadora es buena, pero si otra computadora (señalando la cabeza) no funciona bien, entonces esa computadora no vale nada”.
1. La velocidad de propagación del ultrasonido depende de la temperatura y la presión en la tubería. Velocidad ultrasónica en valores diferentes la temperatura del agua y la presión atmosférica se dan en la Tabla D.1.
Tabla E.1
Alexandrov A.A., Trakhtengerts M.S. Propiedades termofísicas agua a presión atmosférica. M. Editorial de normas, 1977, 100s. ( servicio público datos de referencia estándar. Ser. monografías).
2. Cuando se usa un medidor de flujo para medir el flujo y el volumen de agua en los sistemas de suministro de agua y calor, la velocidad del ultrasonido se determina a partir de los datos de la Tabla. E.2 por el método de interpolación lineal en temperatura y presión de acuerdo con la fórmula:
donde c(t,P) es la velocidad del ultrasonido en el fluido que circula por la tubería, m/s;
c(t1) es el valor tabular de la velocidad del ultrasonido a una temperatura inferior a la medida, m/s;
c(t2) es el valor tabular de la velocidad del ultrasonido a una temperatura superior a la medida, m/s;
c(P1) es el valor tabular de la velocidad del ultrasonido a una presión inferior a la medida, m/s;
c(P2) - valor de la tabla de la velocidad del ultrasonido a una presión superior a la medida, m/s;
t es la temperatura del agua en la tubería, ºС;
P es la presión del agua en la tubería, MPa;
t1, t2 - valores tabulares de temperaturas, ºС;
P1, P2 - valores tabulares de presión, MPa;
NOTA.
1. Los valores c(t1) y c(t2) se determinan a partir de los datos de la Tabla. D.1. Los valores c(P1) y c(P2) se determinan a partir de los datos de la Tabla. D 2. a una temperatura más cercana a la temperatura del agua en la tubería.
2. Las mediciones de temperatura y presión del agua en la tubería deben realizarse con un error de no más de ±0,5 ºС y ±0,5 MPa, respectivamente.
Tabla E.2
Continuación del cuadro D.2
Aleksandrov A.A., Larkin D.K. Determinación experimental de la velocidad del ultrasonido en un amplio rango de temperaturas y presiones. Diario "Energía térmica", №2, 1976, p.75.
3. En ausencia de tablas de la dependencia de la velocidad del ultrasonido con la temperatura del líquido, la velocidad del ultrasonido se puede determinar utilizando el dispositivo que se muestra en la Fig. E.1. Inmediatamente antes de medir la velocidad ultrasónica, el cuerpo del dispositivo (soporte de acero) se sumerge en el líquido de prueba y el medidor de espesor se ajusta para medir la velocidad ultrasónica. Luego, un medidor de espesor ultrasónico mide directamente la velocidad del ultrasonido.
Para medir la velocidad del ultrasonido en un líquido, también es posible utilizar el dispositivo US-12 IM (SCHO 2.048.045 TO) u otros tipos de medidores de espesor.
Figura E.1. Un dispositivo para medir la velocidad del ultrasonido en un líquido.