سرعت انتشار اولتراسوند در محیط های مختلف اصول فیزیکی تصویربرداری اولتراسوند از بافت ها و اندام های انسان
سونوگرافی به امواج مکانیکی طولی با فرکانس نوسان بالای 20 کیلوهرتز گفته می شود. مانند امواج صوتی، موج اولتراسونیک متناوب تراکم و نادر شدن محیط است. در هر محیط، سرعت انتشار هم صدا و هم اولتراسوند یکسان است. با توجه به این، طول امواج اولتراسونیک در هوا کمتر از 17 میلی مولار است (V = λ * ν؛ Vair = 330 m / s).
منابع اولتراسوند ساطع کننده های الکترومکانیکی ویژه هستند. یکی از انواع قطره چکان ها بر اساس پدیده مغناطیسی انقباض کار می کنند، زمانی که ابعاد اجسام خاص (به عنوان مثال، یک میله نیکل) در یک میدان مغناطیسی متناوب تغییر می کند. چنین ساطع کننده هایی امکان به دست آوردن نوسانات با فرکانس های 20 تا 80 کیلوهرتز را فراهم می کند. از یک منبع جریان متناوب با فرکانس های نشان داده شده، ولتاژی به میله نیکل اعمال می شود، اندازه طولی میله با فرکانس جریان متناوب تغییر می کند و یک موج اولتراسونیک از وجوه جانبی نمونه ساطع می شود (شکل 1). 4).
نوع دوم رادیاتورها بر اساس اثر پیزوالکتریک کار می کنند، زمانی که ابعاد اجسام خاص - مواد ساخته شده از فروالکتریک - در یک میدان الکتریکی متناوب تغییر می کنند. برای این نوع رادیاتورها می توان نوسانات فرکانس بالاتر - تا 500 مگاهرتز را به دست آورد. از منبع جریان متناوب، ولتاژ به وجوه جانبی میله ساخته شده از فروالکتریک (کوارتز، تورمالین) نیز اعمال می شود، در حالی که اندازه طولی میله با فرکانس جریان متناوب تغییر می کند و یک موج اولتراسونیک از میله ساطع می شود. سطوح جانبی نمونه (شکل 5). در هر دو مورد اول و دوم، اولتراسوند به دلیل ارتعاشات سطوح جانبی میله منتشر می شود؛ در مورد دوم، این وجه ها برای تامین جریان نمونه متالیز می شوند.
گیرنده های مافوق صوت بر اساس اصل پدیده های معکوس مغناطیسی و اثر پیزوالکتریک عمل می کنند: یک موج اولتراسونیک باعث نوسانات در ابعاد خطی اجسام می شود، زمانی که اجسام در میدان امواج مافوق صوت قرار دارند، نوسانات اندازه با ظاهر هر دو مغناطیسی متناوب همراه است. یا میدان های الکتریکی متناوب در مواد. این فیلدها که در حسگر مربوطه ظاهر می شوند، توسط برخی از شاخص ها، به عنوان مثال، یک اسیلوسکوپ ثبت می شوند. هر چه سونوگرافی شدیدتر باشد، دامنه آن بیشتر است ارتعاشات مکانیکینمونه - سنسور و دامنه میدان های مغناطیسی یا الکتریکی متناوب حاصل بیشتر است.
ویژگی های سونوگرافی.
همانطور که در بالا ذکر شد، در هر محیط، سرعت انتشار صدا و اولتراسوند یکسان است. مهمترین ویژگی اولتراسوند باریک بودن پرتو اولتراسونیک است که به شما امکان می دهد بر هر جسمی تأثیر بگذارید. به صورت محلی. در محیط‌های ناهمگن با ناهمگنی‌های کوچک، زمانی که اندازه انکلوزیون‌ها تقریباً برابر اما بزرگتر از طول موج (L ≈ λ) باشد، پدیده پراش رخ می‌دهد. اگر ابعاد آخال ها بسیار بزرگتر از طول موج (L >> λ) باشد، انتشار اولتراسوند مستطیل است. در این صورت می توان از چنین آخال هایی سایه های اولتراسونیک به دست آورد که زمانی استفاده می شود انواع مختلفتشخیص - هم فنی و هم پزشکی. یک نکته نظری مهم در استفاده از سونوگرافی، عبور سونوگرافی از یک محیط به رسانه دیگر است. چنین ویژگی امواج به عنوان فرکانس در این مورد تغییر نمی کند. برعکس، سرعت و طول موج در این مورد می تواند تغییر کند. بنابراین سرعت امواج صوتی در آب 1400 متر بر ثانیه است و در هوا 330 متر بر ثانیه است. نفوذ اولتراسوند به محیط دیگری با ضریب نفوذ (β) مشخص می شود. به عنوان نسبت شدت موج وارد شده به محیط دوم به شدت موج فرودی تعریف می شود: β = I 2 / I 1- شکل 6. این ضریب به نسبت امپدانس های صوتی دو رسانه بستگی دارد. امپدانس آکوستیک حاصل ضرب چگالی یک محیط و سرعت انتشار موج در یک محیط معین است: Z 1 \u003d ρ 1 * V 1، Z 2 \u003d ρ 2 * V 2.ضریب نفوذ بزرگترین است - نزدیک به وحدت، اگر امپدانس های صوتی دو رسانه تقریباً برابر باشد: ρ 1 * V 1،≈ ρ 2 * V 2. اگر امپدانس محیط دوم بسیار بیشتر از اولی باشد، ضریب نفوذ ناچیز است. در حالت کلی، ضریب β با فرمول محاسبه می شود:
برای انتقال اولتراسوند از هوا به پوست انسان β = 0.08٪، برای انتقال از گلیسرول به پوست β = 99.7٪.
جذب اولتراسوند در رسانه های مختلف.
در محیط های همگن، اولتراسوند مانند هر نوع تشعشع - طبق قانون جذب می شود تابع نمایی: 
مقدار L' - که لایه نیمه جذبی نامیده می شود - فاصله ای است که در آن شدت موج نصف می شود. لایه نیمه جذب به فرکانس سونوگرافی و خود بافت - جسم بستگی دارد. با افزایش فرکانس، مقدار L 1/2 -کاهش می یابد. برای بافت های مختلف بدن، مقادیر زیر از درجه جذب اولتراسوند انجام می شود:
| ماده | اب | خون | غضروف | استخوان |
| L' | 300 سانتی متر | 2-8 سانتی متر | 0.24 سانتی متر | 0.05 سانتی متر |
تاثیر سونوگرافی بر بافت های بدن
سه نوع عمل اولتراسوند وجود دارد:
مکانیکی،
حرارتی،
شیمیایی.
درجه تأثیر یک یا نوع دیگر با شدت تعیین می شود. در این زمینه در پزشکی وجود دارد سه سطح از شدت سونوگرافی:
1 سطح - تا 1.5 وات / سانتی متر مربع،
سطح 2 - از 1.5 تا 3 وات / سانتی متر مربع،
سطح 3 - از 3 تا 10 وات بر سانتی متر مربع.
هر سه نوع تاثیر اولتراسوند بر بافت ها با پدیده کاویتاسیون همراه است - اینها کوتاه مدت (نیمی از دوره های نوسان ذرات محیط) ظاهر حفره های میکروسکوپی در مکان هایی است که محیط نادر است. این حفره ها با بخار مایع و در فاز پر می شوند فشار خون بالا(نیمه دیگر دوره نوسان ذرات محیط)، حفره های تشکیل شده فرو می ریزند. در شدت امواج بالا، فروپاشی حفره‌ها با بخارات مایع در آنها می‌تواند منجر به یک اثر مکانیکی مخرب شود. به طور طبیعی، فروپاشی ریزحفره ها با یک اثر حرارتی همراه است. فرآیند فروپاشی ریزحفره‌ها نیز با عمل شیمیایی اولتراسوند همراه است، زیرا در این حالت ذرات محیط به سرعت بالایی از حرکت انتقالی می‌رسند که می‌تواند باعث پدیده یونیزاسیون، پارگی شود. پیوندهای شیمیایی، تشکیل رادیکال ها. رادیکال های حاصل می توانند با پروتئین ها، لامپ ها، اسیدهای نوکلئیکو باعث عوارض نامطلوب ماهیت شیمیایی شود.
6. ویژگی های جریان خون از طریق عروق بزرگ، عروق متوسط و کوچک، مویرگ ها.
جریان خون در هنگام انقباض عروق، اثرات صوتی.
سرعت جریان خون در عروق مختلف متفاوت است. مقادیر تقریبی این سرعت در جدول ارائه شده است. 2.1.
جدول 2.1. سرعت و فشار خون در عروق مختلف
در نگاه اول، به نظر می رسد که مقادیر داده شده با معادله تداوم در تضاد است - در مویرگ های نازک، سرعت جریان خون کمتر از شریان ها است. با این حال، این اختلاف آشکار است. نکته این است که در جدول 2.1 قطر یک ظرف را نشان می دهد، اما با انشعاب رگ ها، مساحت هر یک از آنها کاهش می یابد و سطح کل انشعاب افزایش می یابد. بنابراین، مساحت کل همه مویرگ ها (تقریباً 2000 سانتی متر مربع) صدها برابر بیشتر از مساحت آئورت است - این چنین سرعت پایین خون در مویرگ ها را توضیح می دهد (500 - 600 برابر کمتر از آئورت). ).
در آینده، هنگامی که مویرگ ها به داخل وریدها، تا ورید اجوف ادغام می شوند، مجرای کل رگ ها دوباره کاهش می یابد و سرعت جریان خون دوباره افزایش می یابد. با این حال، به دلایل متعددی، سرعت جریان خون هنگامی که ورید اجوف وارد قلب می شود، به مقدار اولیه افزایش نمی یابد، بلکه تقریباً تا ½ آن افزایش می یابد (شکل 2.7).
شریان های آئورت شریان ها مویرگ ها ورید سیاهرگ ها ورید اجوف
برنج. 2.7. توزیع سرعت جریان خون در بخش های مختلف
سیستم قلبی عروقی
در مویرگ ها و وریدها، جریان خون ثابت است، در سایر قسمت های سیستم قلبی عروقی، امواج پالس.
موج افزایش فشار منتشر شده از طریق آئورت و شریان ها که در اثر خروج خون از بطن چپ قلب در طی سیستول ایجاد می شود، موج نبض نامیده می شود.
هنگامی که عضله قلب منقبض می شود (سیستول)، خون از قلب به داخل آئورت و شریان های خارج شده از آن خارج می شود. اگر دیواره‌های این رگ‌ها سفت و سخت باشد، فشاری که در خون در خروجی قلب ایجاد می‌شود، با سرعت صوت به اطراف منتقل می‌شود. با این حال، خاصیت ارتجاعی دیواره رگ ها منجر به این واقعیت می شود که در طول سیستول، خونی که توسط قلب به بیرون رانده می شود، آئورت، شریان ها و شریان ها را کشیده می شود. رگ های بزرگ در طول سیستول خون بیشتری را نسبت به قسمت های پیرامونی درک می کنند. فشار سیستولیک (P C) یک فرد به طور معمول تقریباً 16 کیلو پاسکال است. در طول شل شدن قلب (دیاستول)، رگ‌های خونی منبسط شده فروکش می‌کنند و انرژی پتانسیلی که توسط قلب از طریق خون به آنها ارسال می‌شود، به انرژی جنبشی جریان خون تبدیل می‌شود، در حالی که فشار دیاستولیک (D) تقریباً 11 حفظ می‌شود. کیلو پاسکال
R، Pa R، Pa
1 - در آئورت 2 - در شریان ها
برنج. 2.8. نوسانات فشار در عروق در هنگام عبور امواج پالس
دامنه موج پالس P 0 (x) (فشار پالس) تفاوت بین مقادیر فشار حداکثر و حداقل در یک نقطه معین از ظرف (x) است. در ابتدای آئورت، دامنه موج Р 0، max برابر است با اختلاف فشار سیستولیک (Р С) و فشار دیاستولیک (Р D): Р 0، حداکثر = Р С - Р D. تضعیف فشار دامنه موج پالس در طول انتشار آن در امتداد عروق را می توان با وابستگی نشان داد:
که در آن β ضریب تضعیف است که با کاهش شعاع رگ افزایش می یابد.
سرعت انتشار موج پالس، اندازه گیری تجربی، » 6 - 8 m / s است، که 20 - 30 برابر بیشتر از سرعت حرکت ذرات خون = 0.3 - 0.5 m / s است. در طول زمان دفع خون از بطن ها (زمان سیستول) t s \u003d 0.3 s، موج پالس زمان دارد تا به فاصله انتشار یابد.
L p \u003d t s "2m،
یعنی پوشاندن تمام عروق بزرگ - آئورت و شریان ها. این بدان معنی است که جلوی موج پالس قبل از شروع افت فشار در آئورت به اندام‌ها می‌رسد.
تعیین تجربی سرعت موج پالس مبنایی برای تشخیص وضعیت عروق خونی است. با افزایش سن، کشش رگ های خونی 2-3 برابر افزایش می یابد و در نتیجه سرعت موج نبض نیز افزایش می یابد.
همانطور که از آزمایشات و ایده های کلی در مورد کار قلب مشخص است، موج پالس سینوسی نیست.
(هارمونیک) (شکل 2.9).
1 - شریان پس از عبور 2 - از شریان عبور می کند
موج پالس جلوی موج پالس
3- موج نبض در شریان 4- کاهش فشار خون بالا
برنج. 2.9. مشخصات یک شریان در طول عبور یک موج پالس.
سرعت موج پالس در کشتی های بزرگ به پارامترهای آنها به شرح زیر بستگی دارد (فرمول Moens-Korteweg):
، که در آن E مدول الاستیسیته است (مدول یانگ). ρ چگالی ماده ظرف است. h ضخامت دیواره رگ است. d قطر ظرف است.
مقایسه این فرمول با عبارت سرعت انتشار صوت در یک میله نازک جالب است:
, E - مدول یانگ; ρ - چگالی ماده میله
در انسان با افزایش سن، مدول الاستیسیته رگ‌های خونی افزایش می‌یابد، بنابراین سرعت موج پالس نیز افزایش می‌یابد.
همراه با موج پالس در سیستم «رگ-خون»، امواج صوتی نیز می توانند منتشر شوند که سرعت آن در مقایسه با سرعت حرکت ذرات خون و سرعت موج نبض بسیار زیاد است. بنابراین، در سیستم رگ-خون، سه فرآیند اصلی حرکت قابل تشخیص است:
1) حرکت ذرات خون (= 0.5 متر بر ثانیه)؛
2) انتشار موج پالس (~ 10 متر بر ثانیه)؛
3) انتشار امواج صوتی (~ 1500 متر بر ثانیه).
جریان خون در شریان ها به طور معمول آرام است و تلاطم جزئی در نزدیکی دریچه ها رخ می دهد. در پاتولوژی، زمانی که ویسکوزیته کمتر از حد نرمال باشد، عدد رینولدز ممکن است از مقدار بحرانی فراتر رود و حرکت متلاطم شود. جریان آشفته با مصرف انرژی اضافی در طول حرکت مایع همراه است که در مورد خون منجر به کار اضافی قلب می شود.
صدای تولید شده توسط جریان خون آشفته می تواند برای تشخیص بیماری ها استفاده شود. این صدا هنگام اندازه گیری فشار خون به روش صدای کوروتکف بر روی شریان بازویی شنیده می شود.
جریان هوا در حفره بینی معمولاً آرام است. با این حال، با التهاب یا هر ناهنجاری دیگر، می تواند متلاطم شود، که مستلزم کار اضافی عضلات تنفسی است.
انتقال از یک جریان آرام به یک جریان آشفته نه تنها با یک جریان در یک لوله (کانال) اتفاق می افتد، بلکه مشخصه تقریباً تمام جریان های یک سیال چسبناک است. به طور خاص، جریان سیال در اطراف نیمرخ یک کشتی یا زیردریایی، بدن یک ماهی یا بال هواپیما یا یک پرنده نیز با یک انتقال آرام-متلاطم مشخص می شود، در حالی که اندازه مشخصه بدنه ساده و ثابت است. بسته به شکل بدن باید به فرمول جایگزین شود.
اطلاعات مشابه
سرعت انتشار اولتراسوند در بتن بسته به ساختار و مقاومت آن از 2800 تا 4800 متر بر ثانیه است (جدول 2.2.2).
جدول 2.2.2
| مواد | ρ، g/cm3 | v p p، m/s |
| فولاد | 7.8 | |
| دورالومین | 2.7 | |
| فلز مس | 8.9 | |
| پلکسی گلاس | 1.18 | |
| شیشه | 3.2 | |
| هوا | 1.29x10-3 | |
| اب | 1.00 | |
| روغن انتقال | 0.895 | |
| پارافین | 0.9 | |
| لاستیک | 0.9 | |
| گرانیت | 2.7 | |
| سنگ مرمر | 2.6 | |
| بتن (بیش از 30 روز) | 2.3-2.45 | 2800-4800 |
| آجر: | ||
| سیلیکات | 1.6-2.5 | 1480-3000 |
| خاک رس | 1.2-2.4 | 1320-2800 |
| راه حل: | ||
| سیمان | 1.8-2.2 | 1930-3000 |
| اهک | 1.5-2.1 | 1870-2300 |
اندازه گیری چنین سرعتی در مناطق نسبتاً کوچک (به طور متوسط 0.1-1 متر) یک مشکل فنی نسبتاً پیچیده است که تنها با توسعه سطح بالایی از الکترونیک رادیویی قابل حل است. از تمام روش های موجود برای اندازه گیری سرعت انتشار اولتراسوند، از نظر امکان استفاده از آنها برای آزمایش مصالح ساختمانی، موارد زیر را می توان تشخیص داد:
روش تداخل سنج صوتی;
روش رزونانس؛
روش موج سفر;
روش ضربه ای
برای اندازه گیری سرعت اولتراسوند در بتن، روش پالس بیشترین استفاده را دارد. بر اساس ارسال مکرر پالس‌های اولتراسونیک کوتاه با سرعت تکرار 30 تا 60 هرتز به داخل بتن و اندازه‌گیری زمان انتشار این پالس‌ها در فاصله‌ای مشخص است که به آن پایه صدا می‌گویند.
بنابراین برای تعیین سرعت اولتراسوند باید مسافت طی شده توسط پالس (پایه صدا) و مدت زمان انتشار اولتراسوند از محل انتشار تا دریافت اندازه گیری شود. پایه صدا را می توان با هر وسیله ای با دقت 0.1 میلی متر اندازه گیری کرد. زمان انتشار اولتراسوند در اکثر دستگاه‌های مدرن با پر کردن گیت‌های الکترونیکی با پالس‌های شمارش فرکانس بالا (تا 10 مگاهرتز) اندازه‌گیری می‌شود که ابتدای آن مربوط به لحظه انتشار پالس و پایان مربوط به لحظه رسیدن است. در گیرنده یک نمودار عملکردی ساده شده از چنین دستگاهی در شکل نشان داده شده است. 2.2.49.
این طرح به شرح زیر عمل می کند. اسیلاتور اصلی 1 بسته به طراحی دستگاه، پالس های الکتریکی با فرکانس 30 تا 50 هرتز تولید می کند و یک ژنراتور ولتاژ بالا 2 را راه اندازی می کند که پالس های الکتریکی کوتاهی با دامنه 100 ولت تولید می کند. این پالس ها وارد امیتر می شوند. که در آن با استفاده از اثر پیزوالکتریک به یک بسته (از 5 تا 15 عدد) ارتعاشات مکانیکی با فرکانس 60-100 کیلوهرتز تبدیل شده و از طریق روانکاری صوتی به محصول کنترل شده وارد می شوند. در همان زمان، دروازه الکترونیکی باز می شود، که با پالس های شمارش پر می شود، و اسکنر فعال می شود، حرکت پرتو الکترونی در امتداد صفحه نمایش لوله اشعه کاتدی (CRT) آغاز می شود.
برنج. 2.2.49. نمودار عملکردی ساده دستگاه اولتراسونیک:
1 - ژنراتور اصلی؛ 2 - مولد تکانه های الکتریکی فشار قوی. 3 - ساطع کننده پالس های اولتراسونیک; 4 - آیتم کنترل شده; 5 - گیرنده; 6 - تقویت کننده؛ 7 - ژنراتور تشکیل دروازه; 8 - مولد پالس های شمارش. 9 - اسکنر; 10 - نشانگر؛ 11 - پردازنده؛ 12 - بلوک ورودی ضریب. 13 - نشانگر دیجیتالی مقادیر t، V، R
موج سر بسته ای از نوسانات مکانیکی اولتراسونیک، با عبور از محصول کنترل شده به طول L، در حالی که زمان t را صرف می کند، وارد گیرنده 5 می شود که در آن به بسته ای از تکانه های الکتریکی تبدیل می شود.
انفجار پالس های ورودی در تقویت کننده 6 تقویت می شود و برای کنترل بصری روی صفحه CRT وارد اسکنر عمودی می شود و اولین پالس این انفجار دروازه را می بندد و دسترسی پالس های شمارش را متوقف می کند. بنابراین، گیت های الکترونیکی برای شمارش پالس ها از لحظه انتشار ارتعاشات اولتراسونیک تا لحظه رسیدن به گیرنده باز بودند، یعنی. زمان t. سپس شمارنده تعداد پالس های شمارشی را که گیت را پر کرده اند می شمارد و نتیجه روی نشانگر 13 نمایش داده می شود.
برخی از دستگاه های مدرن مانند "Pulsar-1.1" دارای یک پردازنده و یک واحد ورودی ضریب هستند که با کمک آنها معادله تحلیلی وابستگی "سرعت-قدرت" و زمان t، سرعت V و مقاومت بتن R حل می شود. روی نمایشگر دیجیتال نمایش داده می شوند.
برای اندازه گیری سرعت انتشار فراصوت در بتن و سایر مصالح ساختمانی در دهه 80، دستگاه های اولتراسونیک UKB-1M، UK-10P، UK-10PM، UK-10PMS، UK-12P، UF-90PTs، Beton-5 به تولید انبوه رسیدند. ، که خود به خوبی توصیه می کنند.
روی انجیر 2.2.50 نمای کلی از دستگاه UK-10PMS را نشان می دهد.
برنج. 2.2.50. دستگاه اولتراسونیک UK-10PMS
عوامل موثر بر سرعت انتشار اولتراسوند در بتن
تمام مواد موجود در طبیعت را می توان به دو گروه بزرگ نسبتاً همگن و با درجه ناهمگنی یا ناهمگنی زیاد تقسیم کرد. مواد نسبتاً همگن شامل موادی مانند شیشه، آب مقطر و سایر مواد با چگالی ثابت در شرایط عادی و عدم وجود آخال های هوا می باشد. برای آنها سرعت انتشار اولتراسوند در شرایط عادی تقریبا ثابت است. در مصالح ناهمگن که بیشتر مصالح ساختمانی از جمله بتن را شامل می شود، ساختار داخلی، برهمکنش ریزذرات و عناصر بزرگ تشکیل دهنده هم از نظر حجم و هم از نظر زمان ثابت نیست. ساختار آنها شامل میکرو و ماکرو منافذ، ترک هایی است که می توانند خشک یا پر از آب شوند.
آرایش متقابل ذرات بزرگ و کوچک نیز ناپایدار است. همه اینها به این واقعیت منجر می شود که چگالی و سرعت انتشار اولتراسوند در آنها ثابت نیست و در محدوده وسیعی در نوسان است. روی میز. 2.2.2 مقادیر چگالی ρ و سرعت انتشار اولتراسوند V را برای برخی مواد نشان می دهد.
در ادامه بررسی خواهیم کرد که چگونه تغییرات پارامترهای بتن مانند مقاومت، ترکیب و نوع سنگدانه درشت، میزان سیمان، رطوبت، دما و وجود آرماتور بر سرعت انتشار فراصوت در بتن تاثیر می گذارد. این دانش برای ارزیابی عینی امکان آزمایش مقاومت بتن با روش اولتراسونیک و همچنین برای از بین بردن تعدادی از خطاها در کنترل مرتبط با تغییر در این عوامل ضروری است.
تاثیر مقاومت بتن
مطالعات تجربی نشان می دهد که با افزایش مقاومت بتن، سرعت فراصوت افزایش می یابد.
این با این واقعیت توضیح داده می شود که ارزش سرعت و همچنین ارزش استحکام به شرایط پیوندهای درون ساختاری بستگی دارد.
همانطور که از نمودار مشاهده می شود (شکل 2.2.51)، وابستگی "سرعت-مقاومت" برای بتن ترکیبات مختلف ثابت نیست، که از آن نتیجه می شود که علاوه بر مقاومت، عوامل دیگری نیز بر این وابستگی تأثیر می گذارند.
برنج. 2.2.51. رابطه بین سرعت اولتراسونیک V و مقاومت Rc برای بتن های ترکیبات مختلف
متاسفانه برخی از عوامل بیش از قدرت بر سرعت سونوگرافی تاثیر می گذارد که یکی از معایب جدی روش اولتراسونیک است.
اگر بتن را با ترکیب ثابت بگیریم و مقاومت را با استفاده از W/C متفاوت تغییر دهیم، تأثیر عوامل دیگر ثابت خواهد بود و سرعت اولتراسوند فقط از مقاومت بتن تغییر می کند. در این صورت، وابستگی "سرعت-قدرت" قطعی تر خواهد شد (شکل 2.2.52).
برنج. 2.2.52. وابستگی "سرعت-مقاومت" برای ترکیب ثابت بتن، به دست آمده در کارخانه کالاهای بتن شماره 1 در سامارا
تاثیر نوع و برند سیمان
با مقایسه نتایج آزمایش بتن بر روی سیمان پرتلند معمولی و سیمان های دیگر، می توان نتیجه گرفت که ترکیب کانی شناسی تأثیر کمی بر وابستگی "سرعت-مقاومت" دارد. تأثیر اصلی محتوای سیلیکات تری کلسیم و ظرافت آسیاب سیمان است. یک عامل مهم‌تر که بر رابطه «سرعت-مقاومت» تأثیر می‌گذارد، مصرف سیمان در هر متر مکعب بتن است. دوز او با افزایش میزان سیمان در بتن، سرعت فراصوت کندتر از مقاومت مکانیکی بتن افزایش می یابد.
این با این واقعیت توضیح داده می شود که هنگام عبور از بتن، اولتراسوند هم در سنگدانه درشت و هم در قسمت ملات که دانه های سنگدانه را به هم وصل می کند منتشر می شود و سرعت آن تا حد زیادی به سرعت انتشار در سنگدانه درشت بستگی دارد. با این حال، مقاومت بتن عمدتاً به مقاومت جزء ملات بستگی دارد. تأثیر مقدار سیمان بر مقاومت بتن و سرعت امواج فراصوت در شکل 1 نشان داده شده است. 2.2.53.
برنج. 2.2.53. تاثیر دوز سیمان بر وابستگی
"سرعت-قدرت"
1 - 400 کیلوگرم بر متر مکعب؛ 2 - 350 کیلوگرم / متر مکعب؛ 3 - 300 کیلوگرم بر متر مکعب؛ 4 - 250 کیلوگرم / متر مکعب؛ 5 - 200 کیلوگرم بر متر مکعب
تاثیر نسبت آب به سیمان
با کاهش W/C، تراکم و مقاومت بتن به ترتیب افزایش می یابد، سرعت اولتراسوند افزایش می یابد. با افزایش W / C، یک رابطه معکوس مشاهده می شود. در نتیجه، تغییر W/C باعث ایجاد انحرافات قابل توجهی در وابستگی تعیین شده «سرعت-مقاومت» نمی‌شود، بنابراین هنگام ساخت منحنی‌های کالیبراسیون برای تغییر مقاومت بتن، توصیه می‌شود از W/C مختلف استفاده شود.
مشاهده نفوذو مقدار سنگدانه درشت
نوع و مقدار پرکننده درشت تاثیر بسزایی در تغییر وابستگی "سرعت-قدرت" دارد. سرعت فراصوت در سنگدانه ها به ویژه در سنگدانه هایی مانند کوارتز، بازالت، سنگ آهک سخت، گرانیت بسیار بیشتر از سرعت انتشار آن در بتن است.
نوع و مقدار سنگدانه درشت نیز بر مقاومت بتن تأثیر می گذارد. به طور کلی پذیرفته شده است که هر چه سنگدانه قوی تر باشد، مقاومت بتن بالاتر است. اما گاهی اوقات باید با چنین پدیده ای مقابله کنید که استفاده از سنگ خرد شده با دوام کمتر، اما با سطح ناهموار، به شما این امکان را می دهد که بتونی با مقدار Re بالاتر نسبت به هنگام استفاده از شن بادوام، اما با سطح صاف بدست آورید.
با اندکی تغییر در مصرف سنگ خرد شده، مقاومت بتن اندکی تغییر می کند. در عین حال، چنین تغییری در میزان پرکننده درشت تأثیر زیادی بر سرعت اولتراسوند دارد.
همانطور که بتن با سنگ خرد شده اشباع می شود، مقدار سرعت اولتراسونیک افزایش می یابد. نوع و مقدار سنگدانه درشت بیش از سایر عوامل بر پیوند "سرعت - استحکام" تأثیر می گذارد (شکل 2.2.54 - 2.2.56).
برنج. 2.2.54. تأثیر وجود سنگدانه درشت بر وابستگی "سرعت-قدرت":
1 - سنگ سیمان؛ 2 - بتن با اندازه سنگدانه تا 30 میلیمتر
برنج. 2.2.55. وابستگی "سرعت-مقاومت" برای بتن هایی با ظرافت های مختلف سنگدانه: 1-1 میلی متر. 2-3 میلی متر؛ 3-7 میلی متر؛ 4-30 میلی متر
برنج. 2.2.56. وابستگی "سرعت-مقاومت" برای بتن با پرکننده از:
1-ماسه سنگ; 2- سنگ آهک; 3-گرانیت؛ 4- بازالت
از نمودارها می توان دریافت که افزایش مقدار سنگ خرد شده در واحد حجم بتن یا افزایش سرعت فراصوت در آن منجر به افزایش سرعت فراصوت در بتن با شدت بیشتری نسبت به مقاومت می شود.
تاثیر رطوبت و دما
میزان رطوبت بتن بر مقاومت و سرعت فراصوت آن تأثیر مبهم دارد. با افزایش رطوبت بتن، مقاومت فشاری به دلیل تغییر در پیوندهای بین کریستالی کاهش می یابد، اما سرعت امواج فراصوت افزایش می یابد، زیرا منافذ هوا و ریزترک ها با آب پر می شوند. آدر آب سریعتر از هوا
دمای بتن در محدوده 5-40 درجه سانتیگراد عملاً تأثیری بر مقاومت و سرعت ندارد، اما افزایش دمای بتن سخت شده بیش از محدوده تعیین شده منجر به کاهش مقاومت و سرعت آن به دلیل افزایش داخلی می شود. ریزترک ها
در دماهای منفی، سرعت اولتراسوند به دلیل تبدیل آب غیر محدود به یخ افزایش می یابد. بنابراین تعیین مقاومت بتن به روش اولتراسونیک در دمای منفی توصیه نمی شود.
انتشار اولتراسوند در بتن
بتن در ساختار خود یک ماده ناهمگن است که شامل یک قسمت ملات و سنگدانه درشت است. قسمت ملات نیز به نوبه خود یک سنگ سیمانی سخت شده با گنجاندن ذرات ماسه کوارتز است.
بسته به هدف بتن و ویژگی های مقاومت آن، نسبت سیمان، ماسه، سنگ خرد شده و آب متفاوت است. علاوه بر تضمین استحکام، ترکیب بتن به فناوری ساخت محصولات بتن مسلح نیز بستگی دارد. برای مثال، با تکنولوژی تولید کاست، پلاستیسیته بیشتر مخلوط بتن مورد نیاز است که با افزایش مصرف سیمان و آب به دست می آید. در این صورت قسمت ملات بتن افزایش می یابد.
در مورد تکنولوژي ميز، به ويژه براي برداشت فوري، از مخلوط هاي صلب با کاهش مصرف سيمان استفاده مي شود.
حجم نسبی سنگدانه درشت در این حالت افزایش می یابد. در نتیجه، با ویژگی های مقاومتی یکسان بتن، ترکیب آن می تواند در محدوده های وسیعی تغییر کند. ساختار بتن تحت تأثیر فناوری ساخت محصولات است: کیفیت اختلاط مخلوط بتن، حمل و نقل، تراکم، عملیات حرارتی و رطوبتی در طول سخت شدن. از این نتیجه می شود که خاصیت بتن سخت شده تحت تأثیر عوامل زیادی قرار می گیرد و تأثیر آن مبهم است و ماهیتی تصادفی دارد. این امر درجه بالای ناهمگونی بتن را هم از نظر ترکیب و هم در خواص آن توضیح می دهد. ناهمگونی و خواص مختلف بتن در ویژگی های صوتی آن نیز منعکس می شود.
در حال حاضر، علیرغم تلاش های متعدد، یک طرح و نظریه یکپارچه برای انتشار اولتراسوند از طریق بتن هنوز ایجاد نشده است که توسط ) اول از همه، وجود عوامل متعدد فوق که به طرق مختلف بر مقاومت و خواص صوتی بتن تأثیر می گذارد. این وضعیت با این واقعیت تشدید می شود که هنوز توسعه نیافته است نظریه عمومیانتشار ارتعاشات اولتراسونیک از طریق مواد با درجه بالاناهمگونی این تنها دلیلی است که سرعت اولتراسوند در بتن را برای یک ماده همگن با فرمول تعیین می کند
که در آن L مسیر طی شده توسط اولتراسوند، m (پایه) است.
t زمان صرف شده برای گذر از این مسیر، μs است.
اجازه دهید طرح انتشار اولتراسوند پالسی را از طریق بتن به عنوان یک ماده ناهمگن با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم. اما ابتدا، با در نظر گرفتن ترکیب مخلوط بتن، که بیشتر در کارخانه‌های بتن مسلح و سایت‌های ساختمانی متشکل از سیمان، ماسه رودخانه، سنگدانه‌های درشت و آب رایج است، منطقه‌ای را که استدلال ما در آن معتبر خواهد بود، محدود می‌کنیم. در این صورت فرض می کنیم که مقاومت سنگدانه درشت بیشتر از مقاومت بتن است. این امر در هنگام استفاده از سنگ آهک، مرمر، گرانیت، دولومیت و سایر سنگها با مقاومت حدود 40 مگاپاسکال به عنوان سنگدانه درشت صادق است. اجازه دهید به طور مشروط فرض کنیم که بتن سخت شده از دو جزء تشکیل شده است: یک بخش ملات نسبتا همگن با چگالی ρ و سرعت V و سنگدانه درشت با ρ و V.
با توجه به مفروضات و محدودیت های فوق، بتن سخت شده را می توان به عنوان یک محیط جامد با امپدانس صوتی در نظر گرفت:
اجازه دهید طرح انتشار موج اولتراسونیک سر از امیتر 1 به گیرنده 2 را از طریق بتن سخت شده با ضخامت L در نظر بگیریم (شکل 2.2.57).
برنج. 2.2.57. طرح انتشار موج اولتراسونیک سر
در بتن:
1 - ساطع کننده; 2 - گیرنده; 3 - لایه تماس. 4 - انتشار موج در گرانول; 5- انتشار موج در قسمت محلول
موج اولتراسونیک سر از امیتر 1 ابتدا وارد لایه تماس 3 می شود که بین سطح تابشی و بتن قرار دارد. برای عبور از لایه تماس موج اولتراسونیک، باید آن را با یک مایع رسانا یا روان کننده پر کرد که اغلب به عنوان وازلین فنی استفاده می شود. موج اولتراسونیک پس از عبور از لایه تماس (در زمان t 0) تا حدی در جهت مخالف منعکس شده و بقیه وارد بتن می شود. هرچه لایه تماس در مقایسه با طول موج نازکتر باشد، قسمت کوچکتری از موج منعکس می شود.
با وارد شدن به ضخامت بتن، موج سر شروع به انتشار در قسمت ملات بتن در ناحیه ای مطابق با قطر قطره چکان می کند. پس از گذراندن مسافت معین Δ l 1، بعد از زمان Δ تیموج 1 سر در یک منطقه خاص با یک یا چند دانه دانه درشت که تا حدی از آنها منعکس می شود ملاقات می کند و بیشتر آنها وارد دانه ها شده و شروع به انتشار در آنها می کنند. بین گرانول ها، موج از طریق قسمت محلول به انتشار ادامه می دهد.
با در نظر گرفتن این شرط پذیرفته شده که سرعت فراصوت در ماده پرکننده درشت بیشتر از قسمت ملات است، فاصله d برابر با مقدار متوسط قطر سنگ خرد شده، موجی که از طریق گرانول ها با سرعت V منتشر می شود. 2 اولین کسی است که عبور می کند و موجی که از قسمت خمپاره عبور کرده است به تأخیر می افتد.
پس از عبور از اولین دانه های درشت سنگدانه، موج به سطح مشترک با قسمت ملات نزدیک شده، تا حدی منعکس شده و تا حدی وارد آن می شود. در این حالت گرانول هایی که موج سر از آن عبور می کند را می توان بیشتر به عنوان منابع کروی اولیه تابش امواج اولتراسونیک به قسمت ملات بتن در نظر گرفت که اصل هویگنس را می توان در مورد آنها اعمال کرد.
با عبور از محلول حداقل فاصله بین دانه های همسایه، موج سر وارد آنها می شود و شروع به انتشار در آنها می کند و آنها را به منابع اولیه بعدی تبدیل می کند. بنابراین، پس از گذشت زمان t، با گذشتن از کل ضخامت بتن L و لایه تماس دوم 3، موج سر وارد گیرنده 2 می شود و در آنجا به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.
از طرح در نظر گرفته شده برمی آید که موج سر از امیتر 1 به گیرنده 2 در امتداد مسیر عبور از دانه های درشت سنگدانه و قسمت ملات که این گرانول ها را به هم متصل می کند منتشر می شود و این مسیر از شرایط حداقل زمان صرف شده تعیین می شود. .
از این رو زمان t است
زمان صرف شده برای عبور قسمت ملات که گرانول ها را به هم وصل می کند، کجاست.
زمان لازم برای عبور از گرانول ها. مسیر L که سونوگرافی طی می کند برابر است
کجا: کل مسیری است که موج سر از قسمت ملات طی می کند.
کل مسیر طی شده توسط موج سر از میان دانه ها.
مجموع مسافت L که موج کمانی طی خواهد کرد ممکن است بیشتر از فاصله هندسی بین فرستنده و گیرنده باشد، زیرا موج در طول مسیر حداکثر سرعت منتشر می شود و نه در امتداد حداقل فاصله هندسی.
زمان عبور اولتراسوند از لایه های تماس باید از کل زمان اندازه گیری شده کم شود.
امواجی که موج سر را دنبال می کنند نیز در مسیر حداکثر سرعت منتشر می شوند، اما در حین حرکت با امواج منعکس شده از سطح مشترک بین دانه های درشت سنگدانه و قسمت ملات مواجه می شوند. اگر قطر گرانول ها برابر با طول موج یا نصف آن باشد، ممکن است تشدید آکوستیک در داخل گرانول رخ دهد. اثر تداخل و تشدید را می توان در تجزیه و تحلیل طیفی یک بسته امواج اولتراسونیک که از طریق بتن با اندازه های مختلف سنگدانه منتقل می شود مشاهده کرد.
طرح انتشار موج سر امواج اولتراسوند پالسی که در بالا در نظر گرفته شد فقط برای بتن هایی با ویژگی های ذکر شده در ابتدای بخش معتبر است. استحکام مکانیکی و سرعت انتشار اولتراسوند در ماده ای که از آن دانه های درشت سنگدانه به دست می آید از مقاومت و سرعت در قسمت ملات بتن بیشتر است. اکثر بتن‌های مورد استفاده در کارخانه‌های بتن مسلح و سایت‌های ساختمانی که از سنگ‌های خرد شده از سنگ آهک، مرمر، گرانیت استفاده می‌کنند، چنین ویژگی‌هایی دارند. برای بتن رسی منبسط شده، بتن فوم، بتن با پرکننده توف، طرح انتشار اولتراسوند ممکن است متفاوت باشد.
اعتبار طرح در نظر گرفته شده توسط آزمایشات تایید می شود. بنابراین، از شکل. 2.2.54 مشاهده می شود که وقتی مقدار معینی سنگ خرد شده به قسمت سیمانی اضافه می شود، سرعت اولتراسوند با کمی افزایش (و گاهی کاهش) در مقاومت بتن افزایش می یابد.
روی انجیر 2.2.56 قابل توجه است که با افزایش سرعت اولتراسوند در مواد درشت سنگدانه، سرعت آن در بتن افزایش می یابد.
افزایش سرعت در بتن با سنگدانه های بزرگتر (شکل 2.2.55) نیز با این طرح توضیح داده شده است، زیرا با افزایش قطر، مسیر امواج فراصوت از طریق مصالح سنگدانه طولانی تر می شود.
طرح پیشنهادی انتشار اولتراسوند ارزیابی عینی قابلیت‌های روش اولتراسونیک برای تشخیص عیب و کنترل مقاومت بتن را ممکن می‌سازد.
بخش فیزیک اولتراسوند به طور کامل در تعدادی از تک نگاری های مدرن در مورد اکوگرافی پوشش داده شده است. ما فقط بر روی برخی از ویژگی های اولتراسوند تمرکز خواهیم کرد که بدون آگاهی از آنها درک فرآیند به دست آوردن تصویربرداری اولتراسوند غیرممکن است.
سرعت امواج فراصوت و مقاومت موج ویژه بافت های انسانی (طبق گفته V.N. Demidov)
یک موج اولتراسونیک که به مرز دو رسانه رسیده است، می تواند منعکس شود یا جلوتر رود. ضریب انعکاس اولتراسوند به تفاوت مقاومت اولتراسونیک در سطح مشترک بین رسانه ها بستگی دارد: هر چه این اختلاف بزرگتر باشد، درجه انعکاس قوی تر است. درجه انعکاس به زاویه تابش پرتو در رابط رسانه بستگی دارد: هر چه زاویه بیشتر به یک خط مستقیم نزدیک شود، درجه انعکاس قوی تر است.
بنابراین، با دانستن این موضوع، می توان فرکانس اولتراسونیک بهینه را پیدا کرد که حداکثر وضوح را با قدرت نفوذ کافی می دهد.
اصول اولیه ای که عملکرد تجهیزات تشخیص اولتراسونیک بر اساس آن استوار است، - این هست گسترشو انعکاس سونوگرافی.
اصل عملکرد دستگاه های سونوگرافی تشخیصی این است که بازتاب ارتعاشات اولتراسونیکاز سطح مشترک بافت ها با مقدار معینی از مقاومت صوتی. اعتقاد بر این است که انعکاس امواج اولتراسونیک در سطح مشترک زمانی اتفاق می افتد که اختلاف بین چگالی صوتی رسانه حداقل 1٪ باشد. بزرگی انعکاس امواج صوتی به تفاوت در چگالی صوتی در سطح مشترک بین رسانه ها و درجه انعکاس به زاویه تابش پرتو اولتراسونیک بستگی دارد.
دریافت ارتعاشات اولتراسونیک
تولید ارتعاشات اولتراسونیک بر اساس اثر پیزوالکتریک مستقیم و معکوس است که ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که وقتی بارهای الکتریکی روی سطح وجه های کریستالی ایجاد می شود، دومی شروع به جمع شدن و کشش می کند. مزیت مبدل های پیزوالکتریک این است که منبع اولتراسوند به طور همزمان به عنوان گیرنده آن عمل می کند.
نمودار ساختار سنسور اولتراسونیک
این سنسور حاوی یک پیزوکریستال است که روی وجوه آن الکترودها ثابت شده است. در پشت کریستال لایه‌ای از ماده وجود دارد که امواج فراصوت را جذب می‌کند و در جهت مخالف مورد نیاز منتشر می‌شود. این باعث بهبود کیفیت پرتو اولتراسونیک حاصل می شود. به طور معمول، پرتو اولتراسونیک تولید شده توسط مبدل دارای حداکثر توان در مرکز است و در لبه ها کاهش می یابد، در نتیجه وضوح اولتراسوند در مرکز و اطراف محیط متفاوت است. در مرکز پرتو، همیشه می‌توانید از اجسام کمتر و کمتر بازتاب‌های پایدار دریافت کنید، در حالی که در حاشیه پرتو، اجسام با چگالی کمتر می‌توانند منعکس شوند و اجسام متراکم‌تر می‌توانند به‌عنوان اجسام با چگالی کمتر منعکس شوند.
مواد پیزوالکتریک مدرن به مبدل‌ها اجازه می‌دهند تا فراصوت را در طیف وسیعی از فرکانس‌ها ارسال و دریافت کنند. امکان کنترل شکل طیف سیگنال صوتی، ایجاد و حفظ شکل موج گاوسی که در برابر اعوجاج باند فرکانسی و افست فرکانس مرکزی مقاومت بیشتری دارد، وجود دارد.
در جدیدترین طرح‌های دستگاه‌های اولتراسونیک، وضوح تصویر بالا و وضوح تصویر با استفاده از سیستم فوکوس پویا و فیلتر پژواک پهن باند برای فوکوس کردن پرتوهای اولتراسونیک ورودی و خروجی به‌وسیله میکرو کامپیوتر فراهم شده است. به این ترتیب، پروفایل ایده‌آل و افزایش پرتو اولتراسوند و ویژگی‌های تفکیک جانبی تصاویر ساختارهای عمیق به‌دست‌آمده از اسکن بخش تضمین می‌شود. پارامترهای فوکوس بر اساس فرکانس و نوع سنسور تنظیم می شوند. فیلتر پژواک پهن باند وضوح مطلوبی را با فرکانس‌های کاملاً منطبق برای جذب پژواک بافت نرم فراهم می‌کند. استفاده از سنسورهای چند عنصری با چگالی بالا به حذف پژواک های کاذب ناشی از پراش جانبی و پشتی کمک می کند.
امروزه در جهان رقابت شدیدی بین شرکت‌ها برای ایجاد سیستم‌های بصری با کیفیت بالا که بالاترین نیازها را برآورده می‌کنند وجود دارد.
به طور خاص، Acuson Corporation استاندارد خاصی را برای کیفیت تصویر و تنوع بالینی تعیین کرده است و پلتفرم 128 XP™ را توسعه داده است، یک ماژول اساسی برای بهبود مستمر که به پزشکان اجازه می دهد تا دامنه تحقیقات بالینی را بر اساس نیازها گسترش دهند.
پلتفرم از 128 کانال مستقل الکترونیکی استفاده می‌کند که می‌توانند به طور همزمان برای ارسال و دریافت استفاده شوند و وضوح فضایی استثنایی، کنتراست بافت و یکنواختی تصویر را در کل میدان دید ارائه دهند.
ابزارهای تشخیص اولتراسوند به سه دسته تک بعدی، دو بعدی و سه بعدی تقسیم می شوند.
در اسکنرهای تک بعدی، اطلاعات مربوط به یک شی به صورت یک بعدی در امتداد عمق جسم ارائه می شود و تصویر به صورت قله های عمودی ثبت می شود. دامنه و شکل پیک ها برای قضاوت در مورد خواص ساختاری بافت و عمق مناطق بازتابی سیگنال های اکو استفاده می شود. این نوع دستگاه در اکو-انسفالوگرافی برای تعیین جابجایی ساختارهای خط وسط مغز و تشکیلات حجمی (مایع و جامد)، در چشم پزشکی - برای تعیین اندازه چشم، وجود تومورها و اجسام خارجی، در اکوپولسوگرافی - برای مطالعه ضربان شریان های کاروتید و مهره ای روی گردن و شاخه های داخل جمجمه آنها و غیره. برای این منظور از فرکانس 0.88-1.76 مگاهرتز استفاده می شود.
اسکنرهای دو بعدی
اسکنرهای دو بعدیبه دستگاه های اسکن دستی و اسکن بلادرنگ تقسیم می شوند.
در حال حاضر، برای مطالعه ساختارهای سطحی و اندام‌های داخلی، فقط از ابزارهای بلادرنگ استفاده می‌شود که در آن اطلاعات به طور مداوم بر روی صفحه نمایش منعکس می‌شود، که امکان نظارت پویا وضعیت اندام، به‌ویژه هنگام مطالعه ساختارهای متحرک را ممکن می‌سازد. فرکانس کاری این دستگاه ها از 0.5 تا 10.0 مگاهرتز است.
در عمل بیشتر از سنسورهایی با فرکانس 2.5 تا 8 مگاهرتز استفاده می شود.
اسکنرهای سه بعدی
برای استفاده از آنها، شرایط خاصی مورد نیاز است:
- وجود سازندی که دارای شکل گرد یا به خوبی شکل است.
- وجود تشکیلات ساختاری واقع در فضاهای مایع (جنین در رحم، کره چشم، سنگ در کیسه صفرا، جسم خارجی، پولیپ در معده یا روده پر از مایع، آپاندیس در پس زمینه مایع التهابی، و همچنین تمام شکم اندام ها در برابر پس زمینه مایع آسیتی؛
- تشکیلات ساختاری بی تحرک (کاه چشم، پروستات و غیره).
بنابراین، با در نظر گرفتن این الزامات، می توان از اسکنرهای سه بعدی برای تحقیقات در مامایی با آسیب شناسی حجمی حفره شکمی برای تمایز دقیق تر از سایر ساختارها، در اورولوژی برای بررسی پروستات به منظور تمایز نفوذ ساختاری استفاده کرد. کپسول، در چشم پزشکی، قلب، مغز و اعصاب و آنژیولوژی.
به دلیل پیچیدگی استفاده، هزینه بالای تجهیزات، وجود شرایط و محدودیت های زیاد، در حال حاضر به ندرت مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال اسکن سه بعدی — این اکوگرافی آینده است.
اکوگرافی داپلر
اصل سونوگرافی داپلر این است که فرکانس سیگنال اولتراسونیک وقتی از جسم متحرک منعکس می شود، متناسب با سرعت آن تغییر می کند و به فرکانس سونوگرافی و زاویه بین جهت انتشار اولتراسوند و جهت جریان بستگی دارد. این روش با موفقیت در قلب و عروق به کار گرفته شده است.
این روش همچنین به دلیل توانایی آن در ارائه اطلاعات قابل اعتماد در مورد وضعیت رگ های خونی اندام های داخلی بدون وارد کردن مواد حاجب به بدن مورد توجه پزشکی داخلی است.
بیشتر در معاینه جامع بیماران مشکوک به پرفشاری خون پورتال در مراحل اولیه، در تعیین شدت اختلالات گردش خون پورتال، تعیین سطح و علت انسداد در سیستم ورید پورتال و همچنین برای بررسی تغییرات خون پورتال استفاده می شود. در بیماران مبتلا به سیروز کبدی هنگام تجویز داروها (بتابلوکرها، مهارکننده های ACE و غیره) جریان می یابد.
همه دستگاه ها مجهز به سنسورهای اولتراسونیک در دو نوع الکترومکانیکی و الکترونیکی هستند. هر دو نوع حسگر، اما اغلب حسگرهای الکترونیکی، تغییراتی برای استفاده دارند زمینههای مختلفدارو در معاینه بزرگسالان و کودکان.
AT نسخه کلاسیک 4 روش اسکن الکترونیکی در زمان واقعی اعمال می شود : بخش، خطی، محدب و ذوزنقه ای،که هر کدام با ویژگی های خاصی در رابطه با میدان مشاهده مشخص می شوند. محقق بسته به وظیفه ای که پیش رو دارد و موقعیت مکانی می تواند روش اسکن را انتخاب کند.
اسکن بخش
مزایای:
- میدان دید بزرگ هنگام بررسی نواحی عمیق.
حوزه کاربرد:
- مطالعات جمجمه شناسی نوزادان از طریق فونتانل بزرگ؛
- مطالعات قلب و عروق؛
- معاینات عمومی شکم از اندام های لگن (به ویژه در زنان و زایمان و در مطالعه پروستات)، اندام های سیستم خلفی صفاقی.
اسکن خط
مزایای:
- میدان دید بزرگ هنگام بررسی نواحی کم عمق بدن.
- وضوح بالا در مطالعه نواحی عمیق بدن به دلیل استفاده از سنسور چند عنصری.
حوزه کاربرد:
- ساختارهای سطحی؛
- قلب و عروق؛
- معاینه اندام های لگنی و ناحیه پریرنال؛
- در مامایی
اسکن محدب
مزایای:
- ناحیه کوچکی از تماس با سطح بدن بیمار؛
- میدان بزرگ مشاهده در مطالعه مناطق عمیق.
حوزه کاربرد:
- معاینات عمومی شکم
اسکن ذوزنقه ای
مزایای:
- میدان بزرگ مشاهده هنگام معاینه نزدیک به سطح بدن و اندام های عمیق واقع شده.
- شناسایی آسان بخش های توموگرافی.
حوزه کاربرد:
- معاینات عمومی شکم؛
- زنان و زایمان.
علاوه بر روش های اسکن کلاسیک پذیرفته شده عمومی، طراحی های جدیدترین دستگاه ها از فناوری هایی استفاده می کنند که امکان تکمیل کیفی آنها را فراهم می کند.
فرمت اسکن برداری
مزایای:
- با دسترسی محدود و اسکن از فضای بین دنده ای، ویژگی های صوتی را با حداقل دیافراگم سنسور فراهم می کند. فرمت تصویر برداری وکتور نمای وسیع تری در زمینه های دور و نزدیک ارائه می دهد.
دامنه مانند اسکن بخش است.
اسکن در حالت انتخاب منطقه زوم
این یک اسکن ویژه از ناحیه مورد علاقه است که توسط اپراتور برای افزایش محتوای اطلاعات صوتی تصویر در حالت دو بعدی و داپلر رنگی انتخاب شده است. منطقه مورد علاقه انتخاب شده با استفاده کامل از خطوط آکوستیک و شطرنجی نمایش داده می شود. بهبود کیفیت تصویر در خط و تراکم پیکسل بهینه، وضوح بالاتر، نرخ فریم بالاتر و تصویر بزرگتر بیان می شود.
با یک بخش معمولی، همان اطلاعات صوتی باقی می ماند، در حالی که با فرمت انتخاب منطقه زوم RES معمولی، بزرگنمایی تصویر با وضوح بیشتر و اطلاعات تشخیصی بیشتر به دست می آید.
تجسم چند هرتز
مواد پیزوالکتریک باند پهن حسگرهای مدرن را با توانایی کار در محدوده فرکانس وسیع ارائه می کنند. امکان انتخاب یک فرکانس خاص از باند وسیع فرکانس های موجود در حسگرها را با حفظ یکنواختی تصویر فراهم می کند. این فناوری به شما این امکان را می دهد که تنها با فشار یک دکمه، فرکانس سنسور را بدون اتلاف وقت برای تعویض سنسور تغییر دهید. و این بدان معنی است که یک سنسور معادل دو یا سه ویژگی خاص است که ارزش و تطبیق پذیری بالینی سنسورها را افزایش می دهد (آکوسون، زیمنس).
اطلاعات لازم اولتراسونیک در آخرین دستورالعمل های دستگاه را می توان در حالت های مختلف منجمد کرد: B-mode، 2B-mode، 3D، B + B mode، 4B-mode، M-mode و با استفاده از چاپگر روی کاغذ مخصوص، بر روی کامپیوتر ثبت کرد. نوار کاست یا نوار ویدئویی با پردازش کامپیوتری اطلاعات.
تصویربرداری اولتراسوند از اندام ها و سیستم های بدن انسان به طور مداوم در حال بهبود است، افق ها و فرصت های جدید دائما در حال باز شدن است، با این حال، تفسیر صحیح اطلاعات دریافتی همیشه به سطح آموزش بالینی محقق بستگی دارد.
در این رابطه، من اغلب مکالمه ای را با نماینده شرکت آلوکا به یاد می آورم که برای راه اندازی اولین دستگاه بلادرنگ Aloca SSD 202 D (1982) به ما مراجعه کرد. او در پاسخ به تحسین من از اینکه ژاپن فناوری اولتراسونیک با کمک کامپیوتر را توسعه داده است، پاسخ داد: "یک کامپیوتر خوب است، اما اگر کامپیوتر دیگری (با اشاره به سر) خوب کار نکند، آن کامپیوتر بی ارزش است."
1. سرعت انتشار اولتراسوند به دما و فشار در خط لوله بستگی دارد. سرعت اولتراسونیک در ارزش های مختلفدمای آب و فشار اتمسفر در جدول D.1 آورده شده است.
جدول E.1
الکساندروف A.A., Trakhtengerts M.S. خواص ترموفیزیکیآب در فشار اتمسفر M. انتشارات استانداردها، 1977، 100s. ( خدمات عمومیداده های مرجع استاندارد سر. تک نگاری ها).
2. هنگام استفاده از فلومتر برای اندازه گیری جریان و حجم آب در سیستم های تامین آب و گرما، سرعت اولتراسوند از داده های جدول تعیین می شود. E.2 با روش درونیابی خطی در دما و فشار مطابق با فرمول:
که در آن c(t,P) سرعت اولتراسوند در سیال جاری در خط لوله، m/s است.
c(t1) مقدار جدولی سرعت اولتراسوند در دمای کمتر از اندازه گیری شده m/s است.
c(t2) مقدار جدولی سرعت اولتراسوند در دمایی بالاتر از اندازه گیری شده m/s است.
c(P1) مقدار جدولی سرعت اولتراسوند در فشاری کمتر از اندازه گیری شده m/s است.
c(P2) - مقدار جدول سرعت اولتراسوند در فشاری بیشتر از اندازه گیری شده m/s.
t دمای آب در خط لوله، ºС است.
P فشار آب در خط لوله، MPa است.
t1، t2 - مقادیر جدولی دما، ºС؛
P1، P2 - مقادیر جدولی فشار، MPa؛
توجه داشته باشید.
1. مقادیر c(t1) و c(t2) از داده های جدول تعیین می شوند. د.1. مقادیر c(P1) و c(P2) از داده های جدول تعیین می شوند. د 2. در دمای نزدیک به دمای آب در خط لوله.
2. اندازه گیری دما و فشار آب در خط لوله باید به ترتیب با خطای بیش از 0.5 ºС و ± 0.5 مگاپاسکال انجام شود.
جدول E.2
ادامه جدول D.2
الکساندروف A.A.، Larkin D.K. تعیین تجربی سرعت اولتراسوند در طیف وسیعی از دما و فشار. مجله "قدرت حرارتی"، شماره 2، 1976، ص75.
3. در غیاب جداول وابستگی سرعت اولتراسوند به دمای مایع، سرعت سونوگرافی را می توان با استفاده از دستگاه نشان داده شده در شکل E.1 تعیین کرد. بلافاصله قبل از اندازه گیری سرعت اولتراسونیک، بدنه دستگاه (براکت فولادی) در مایع آزمایش فرو می رود و ضخامت سنج برای اندازه گیری سرعت اولتراسونیک تنظیم می شود. سپس یک ضخامت سنج اولتراسونیک به طور مستقیم سرعت اولتراسوند را اندازه گیری می کند.
برای اندازه گیری سرعت سونوگرافی در مایع، می توان از دستگاه US-12 IM (SCHO 2.048.045 TO) یا انواع دیگر ضخامت سنج ها نیز استفاده کرد.
شکل E.1. دستگاهی برای اندازه گیری سرعت اولتراسوند در مایع.