Ultraskaņas izplatīšanās ātrums dažādos medijos. Cilvēka audu un orgānu ultraskaņas attēlveidošanas fizikālie principi
Ultraskaņu sauc par garenvirziena mehāniskiem viļņiem, kuru svārstību frekvence pārsniedz 20 kHz. Tāpat kā skaņas viļņi, arī ultraskaņas vilnis ir vides kondensācijas un retināšanas maiņa. Katrā vidē gan skaņas, gan ultraskaņas izplatīšanās ātrums ir vienāds. Ņemot to vērā, ultraskaņas viļņu garums gaisā ir mazāks par 17 mM (V = λ * ν; Vair = 330 m/s).
Ultraskaņas avoti ir īpaši elektromehāniskie emitētāji. Viena veida emitētāji darbojas uz magnetostrikcijas fenomena pamata, kad mainīgā magnētiskajā laukā mainās noteiktu ķermeņu (piemēram, niķeļa stieņa) izmēri. Šādi izstarotāji ļauj iegūt svārstības ar frekvencēm no 20 līdz 80 kHz. No maiņstrāvas avota ar norādītajām frekvencēm niķeļa stienim tiek pielikts spriegums, stieņa gareniskais izmērs mainās līdz ar maiņstrāvas frekvenci, un no parauga sānu virsmām tiek izstarots ultraskaņas vilnis (att. 4).
Otrā tipa radiatori darbojas uz pjezoelektriskā efekta pamata, kad mainīgā elektriskajā laukā mainās noteiktu ķermeņu - materiālu, kas izgatavoti no feroelektriķiem - izmēri. Šāda veida radiatoriem var iegūt augstākas frekvences svārstības - līdz 500 MHz. No maiņstrāvas avota spriegums tiek pievadīts arī no feroelektriskā (kvarca, turmalīna) izgatavotā stieņa sānu virsmām, savukārt stieņa gareniskais izmērs mainās līdz ar maiņstrāvas frekvenci, un no stieņa tiek izstarots ultraskaņas vilnis. parauga sānu virsmas (5. att.). Gan pirmajā, gan otrajā gadījumā ultraskaņu izstaro stieņa sānu virsmu vibrācijas; pēdējā gadījumā šīs virsmas ir metalizētas, lai paraugam piegādātu strāvu.
Ultraskaņas uztvērēji darbojas pēc magnetostrikcijas un pjezoelektriskā efekta apgrieztās parādības principa: ultraskaņas vilnis izraisa ķermeņu lineāro izmēru svārstības, kad ķermeņi atrodas ultraskaņas viļņa laukā, izmēru svārstības pavada vai nu mainīga magnētiskā. vai mainīgi elektriskie lauki materiālā. Šos laukus, kas parādās attiecīgajā sensorā, fiksē kāds indikators, piemēram, osciloskops. Jo intensīvāka ir ultraskaņa, jo lielāka ir amplitūda mehāniskās vibrācijas paraugs - sensors un jo lielāka ir iegūto mainīgo magnētisko vai elektrisko lauku amplitūda.
Ultraskaņas īpašības.
Kā minēts iepriekš, katrā vidē gan skaņas, gan ultraskaņas izplatīšanās ātrums ir vienāds. Vissvarīgākā ultraskaņas iezīme ir ultraskaņas stara šaurība, kas ļauj ietekmēt jebkurus objektus. lokāli. Nehomogēnās vidēs ar nelielām neviendabībām, kad ieslēgumu izmēri ir aptuveni vienādi, bet lielāki par viļņa garumu (L ≈ λ), notiek difrakcijas parādība. Ja ieslēgumu izmēri ir daudz lielāki par viļņa garumu (L >> λ), tad ultraskaņas izplatīšanās ir taisnlīnija. Šajā gadījumā no šādiem ieslēgumiem ir iespējams iegūt ultraskaņas ēnas, ko izmanto, kad dažādi veidi diagnostika - gan tehniskā, gan medicīniskā. Svarīgs teorētiskais punkts ultraskaņas izmantošanā ir ultraskaņas pāreja no vienas vides uz otru. Tāda viļņu īpašība kā frekvence šajā gadījumā nemainās. Gluži pretēji, šajā gadījumā ātrums un viļņa garums var mainīties. Tātad ūdenī akustisko viļņu ātrums ir 1400 m/s, bet gaisā 330 m/s. Ultraskaņas iekļūšanu citā vidē raksturo iespiešanās koeficients (β). To definē kā viļņa intensitātes attiecību, kas nonāk otrajā vidē, pret krītošā viļņa intensitāti: β = I 2 / I 1– 6. att. Šis koeficients ir atkarīgs no abu mediju akustisko pretestību attiecības. Akustiskā pretestība ir vides blīvuma un viļņu izplatīšanās ātruma reizinājums noteiktā vidē: Z 1 \u003d ρ 1 * V 1, Z 2 = ρ 2 * V 2. Iespiešanās koeficients ir vislielākais - tuvu vienotībai, ja abu mediju akustiskās pretestības ir aptuveni vienādas: ρ 1 * V 1 ,≈ ρ 2 * V 2. Ja otrās vides pretestība ir daudz lielāka nekā pirmās, iespiešanās koeficients ir niecīgs. Vispārīgā gadījumā koeficientu β aprēķina pēc formulas:
Ultraskaņas pārejai no gaisa uz cilvēka ādu β = 0,08%, pārejai no glicerīna uz ādu β = 99,7%.
Ultraskaņas absorbcija dažādos medijos.
Homogēnā vidē ultraskaņa tiek absorbēta, tāpat kā jebkura veida starojums - saskaņā ar likumu eksponenciālā funkcija: 
L vērtība, ko sauc par pusabsorbcijas slāni, ir attālums, kurā viļņa intensitāte tiek samazināta uz pusi. Pusabsorbcijas slānis ir atkarīgs no ultraskaņas frekvences un pašiem audiem - objekta. Palielinoties biežumam, L 1/2 vērtība samazinās. Dažādiem ķermeņa audiem tiek noteiktas šādas ultraskaņas absorbcijas pakāpes vērtības:
| Viela | Ūdens | Asinis | Skrimslis | Kauls |
| L' | 300 cm | 2-8 cm | 0,24 cm | 0,05 cm |
Ultraskaņas ietekme uz ķermeņa audiem.
Ir trīs ultraskaņas darbības veidi:
mehānisks,
termiski,
Ķīmiskā.
Viena vai otra veida ietekmes pakāpi nosaka intensitāte. Šajā sakarā medicīnā ir trīs ultraskaņas intensitātes līmeņi:
1 līmenis - līdz 1,5 W / cm 2,
2. līmenis - no 1,5 līdz 3 W / cm 2,
3. līmenis - no 3 līdz 10 W/cm 2.
Visi trīs ultraskaņas ietekmes veidi uz audiem ir saistīti ar kavitācijas fenomenu - tie ir īslaicīgi (puse no barotnes daļiņu svārstību periodiem) mikroskopisku dobumu parādīšanās vietās, kur barotne ir reti sastopama. Šie dobumi ir piepildīti ar šķidru tvaiku, un fāzē augsts asinsspiediens(barotnes daļiņu svārstību perioda otra puse), izveidotie dobumi sabrūk. Pie lielas viļņu intensitātes dobumu sabrukšana ar tajos esošajiem šķidrajiem tvaikiem var izraisīt destruktīvu mehānisku efektu. Dabiski, ka mikrodobumu sabrukšanu pavada termiskais efekts. Mikrodobumu sabrukšanas process ir saistīts arī ar ultraskaņas ķīmisko iedarbību, jo šajā gadījumā vides daļiņas sasniedz lielus translācijas kustības ātrumus, kas var izraisīt jonizācijas parādību, plīsumu. ķīmiskās saites, radikāļu veidošanās. Iegūtie radikāļi var mijiedarboties ar olbaltumvielām, lampām, nukleīnskābes un izraisīt nevēlamas ķīmiskas sekas.
6. Asins plūsmas īpatnības pa lieliem traukiem, vidējiem un maziem traukiem, kapilāriem;
asins plūsma vazokonstrikcijas laikā, skaņas efekti.
Asins plūsmas ātrums dažādos traukos ir atšķirīgs. Aptuvenās šī ātruma vērtības ir parādītas tabulā. 2.1.
2.1. tabula. Asins ātrums un spiediens dažādos traukos
No pirmā acu uzmetiena šķiet, ka norādītās vērtības ir pretrunā nepārtrauktības vienādojumam - plānos kapilāros asins plūsmas ātrums ir mazāks nekā artērijās. Tomēr šī neatbilstība ir acīmredzama. Lieta ir tāda, ka tabulā 2.1 parāda viena trauka diametru, bet, traukiem sazarojoties, katra no tiem laukums samazinās, un kopējais atzarojuma laukums palielinās. Tādējādi visu kapilāru kopējais laukums (apmēram 2000 cm 2) ir simtiem reižu lielāks nekā aortas laukums - tas izskaidro tik zemu asins ātrumu kapilāros (500 - 600 reizes mazāk nekā aortā ).
Nākotnē, kad kapilāri saplūst venulās, vēnās, līdz dobajai vēnai, kopējais asinsvadu lūmenis atkal samazinās un asins plūsmas ātrums atkal palielinās. Taču vairāku iemeslu dēļ asins plūsmas ātrums, dobajai venai nonākot sirdī, nepalielinās līdz sākotnējam, bet aptuveni līdz ½ no tās (2.7. att.).
Aortas artērijas arterioli kapilāri venules vēnas dobās vēnas
Rīsi. 2.7. Asins plūsmas ātrumu sadalījums dažādos departamentos
sirds un asinsvadu sistēmu
Kapilāros un vēnās asins plūsma ir nemainīga, citās sirds un asinsvadu sistēmas daļās. pulsa viļņi.
Paaugstināta spiediena vilnis, kas izplatās pa aortu un artērijām, ko izraisa asiņu izmešana no sirds kreisā kambara sistoles laikā, sauc par pulsa vilni.
Kad sirds muskulis saraujas (sistole), asinis no sirds tiek izvadītas aortā un artērijās, kas stiepjas no tās. Ja šo trauku sienas būtu stingras, spiediens, kas rodas asinīs pie sirds izejas, tiktu pārraidīts uz perifēriju ar skaņas ātrumu. Tomēr asinsvadu sieniņu elastība noved pie tā, ka sistoles laikā asinis, ko izspiež sirds, izstiepj aortu, artērijas un arteriolas. Lielie trauki sistoles laikā uztver vairāk asiņu, nekā tas plūst uz perifēriju. Cilvēka sistoliskais spiediens (P C) parasti ir aptuveni 16 kPa. Sirds relaksācijas (diastoles) laikā izspiedušies asinsvadi norimst un potenciālā enerģija, ko sirds tiem caur asinīm nodod tiem, tiek pārvērsta asins plūsmas kinētiskajā enerģijā, saglabājot diastolisko spiedienu (D) aptuveni 11. kPa.
R, Pa R, Pa
1 - aortā 2 - arteriolās
Rīsi. 2.8. Spiediena svārstības traukos pulsa viļņu pārejas laikā
Impulsa viļņa amplitūda P 0 (x) (impulsa spiediens) ir starpība starp maksimālā un minimālā spiediena vērtībām noteiktā trauka punktā (x). Aortas sākumā viļņa amplitūda Р 0, max ir vienāda ar starpību starp sistolisko (Р С) un diastolisko (Р D) spiedienu: Р 0, max = Р С - Р D. impulsa viļņa amplitūdu tā izplatīšanās laikā pa traukiem var attēlot ar atkarību:
kur β ir vājinājuma koeficients, kas palielinās, samazinoties kuģa rādiusam.
Impulsa viļņa izplatīšanās ātrums, ko mēra eksperimentāli, ir » 6 - 8 m / s, kas ir 20 - 30 reizes lielāks par asins daļiņu kustības ātrumu = 0,3 - 0,5 m / s. Laikā, kad asinis izplūst no sirds kambariem (sistoles laiks) t s \u003d 0,3 s, pulsa vilnim ir laiks izplatīties uz attālumu
L p \u003d t s "2 m,
tas ir, lai aptvertu visus lielos traukus - aortu un artērijas. Tas nozīmē, ka pulsa viļņu fronte sasniegs ekstremitātes, pirms sāksies spiediena kritums aortā.
Pulsa viļņa ātruma eksperimentāla noteikšana ir pamats asinsvadu stāvokļa diagnosticēšanai. Ar vecumu asinsvadu elastība palielinās 2-3 reizes, un līdz ar to palielinās arī pulsa viļņa ātrums.
Kā redzams no eksperimentiem un vispārējām idejām par sirds darbu, pulsa vilnis nav sinusoidāls.
(harmonisks) (2.9. att.).
1 - artērija pēc iziešanas 2 - iziet cauri artērijai
pulsa viļņa pulsa viļņa priekšpuse
3 - pulsa vilnis artērijā 4 - augsta asinsspiediena pazemināšanās
Rīsi. 2.9. Artērijas profils pulsa viļņa pārejas laikā.
Pulsa viļņa ātrums lielos traukos ir atkarīgs no to parametriem šādi (Moens-Korteweg formula):
, kur E ir elastības modulis (Young's modulus); ρ ir trauka vielas blīvums; h ir asinsvada sienas biezums; d ir trauka diametrs.
Interesanti ir salīdzināt šo formulu ar skaņas izplatīšanās ātruma izteiksmi plānā stienī:
, E - Janga modulis; ρ - stieņa vielas blīvums
Cilvēkiem ar vecumu palielinās asinsvadu elastības modulis, tāpēc palielinās arī pulsa viļņa ātrums.
Kopā ar pulsa vilni "trauks-asins" sistēmā var izplatīties arī skaņas viļņi, kuru ātrums ir ļoti liels, salīdzinot ar asins daļiņu kustības ātrumu un pulsa viļņa ātrumu. Tādējādi asinsvadu-asins sistēmā var izdalīt trīs galvenos kustības procesus:
1) asins daļiņu kustība ( = 0,5 m/s);
2) impulsa viļņu izplatīšanās (~ 10 m/s);
3) skaņas viļņu izplatīšanās (~ 1500 m/s).
Asins plūsma artērijās parasti ir lamināra, un vārstu tuvumā notiek neliela turbulence. Patoloģijā, kad viskozitāte ir mazāka par normālu, Reinoldsa skaitlis var pārsniegt kritisko vērtību un kustība kļūs nemierīga. Turbulentā plūsma ir saistīta ar papildu enerģijas patēriņu šķidruma kustības laikā, kas asins gadījumā izraisa papildu sirds darbu.
Turbulentās asins plūsmas radīto troksni var izmantot slimību diagnosticēšanai. Šis troksnis ir dzirdams uz pleca artērijas, mērot asinsspiedienu, izmantojot Korotkoff skaņas metodi.
Gaisa plūsma deguna dobumā parasti ir lamināra. Tomēr ar iekaisumu vai citām novirzēm tas var kļūt nemierīgs, kas radīs papildu elpošanas muskuļu darbu.
Pāreja no lamināras plūsmas uz turbulentu notiek ne tikai ar plūsmu caurulē (kanālā), bet ir raksturīga gandrīz visām viskoza šķidruma plūsmām. Jo īpaši šķidruma plūsmai ap kuģa vai zemūdenes profilu, zivs ķermeni vai gaisa kuģa vai putna spārnu ir raksturīga arī lamināra-turbulenta pāreja, savukārt plūstošajam korpusam raksturīgais izmērs un nemainīgs atkarībā no ķermeņa formas ir jāaizvieto formulā.
Līdzīga informācija.
Ultraskaņas izplatīšanās ātrums betonā svārstās no 2800 līdz 4800 m/s atkarībā no tā struktūras un stiprības (2.2.2. tabula).
2.2.2. tabula
| Materiāls | ρ, g/cm3 | v p p , m/s |
| Tērauds | 7.8 | |
| Duralumīnijs | 2.7 | |
| Varš | 8.9 | |
| organiskais stikls | 1.18 | |
| Stikls | 3.2 | |
| Gaiss | 1,29x10-3 | |
| Ūdens | 1.00 | |
| Pārnes eļļu | 0.895 | |
| Parafīns | 0.9 | |
| Gumija | 0.9 | |
| Granīts | 2.7 | |
| Marmors | 2.6 | |
| Betons (vairāk nekā 30 dienas) | 2.3-2.45 | 2800-4800 |
| Ķieģelis: | ||
| silikāts | 1.6-2.5 | 1480-3000 |
| māls | 1.2-2.4 | 1320-2800 |
| Risinājums: | ||
| cements | 1.8-2.2 | 1930-3000 |
| laims | 1.5-2.1 | 1870-2300 |
Šāda ātruma mērīšana salīdzinoši nelielās platībās (vidēji 0,1-1 m) ir samērā sarežģīta tehniska problēma, kuru var atrisināt tikai ar augstu radioelektronikas attīstības līmeni. No visām esošajām metodēm ultraskaņas izplatīšanās ātruma mērīšanai, ņemot vērā to izmantošanas iespēju testēšanai celtniecības materiāli, var atšķirt sekojošo:
Akustiskā interferometra metode;
Rezonanses metode;
Ceļojošo viļņu metode;
impulsu metode.
Lai mērītu ultraskaņas ātrumu betonā, visplašāk tiek izmantota impulsa metode. Tā pamatā ir atkārtota īsu ultraskaņas impulsu ar atkārtošanās frekvenci 30-60 Hz nosūtīšanu betonā un šo impulsu izplatīšanās laika mērīšanu noteiktā attālumā, ko sauc par zondēšanas bāzi, t.i.
Tāpēc, lai noteiktu ultraskaņas ātrumu, ir jāmēra attālums, ko veic impulss (zondēšanas bāze), un laiks, kas nepieciešams ultraskaņas izplatībai no emisijas vietas līdz uztveršanai. Skaņas bāzi var izmērīt ar jebkuru ierīci ar precizitāti 0,1 mm. Ultraskaņas izplatīšanās laiku lielākajā daļā moderno ierīču mēra, piepildot elektroniskos vārtus ar augstfrekvences (līdz 10 MHz) skaitīšanas impulsiem, kuru sākums atbilst impulsa izstarojuma brīdim, bet beigas - pienākšanas brīdim. pie uztvērēja. Šādas ierīces vienkāršota funkcionālā diagramma ir parādīta attēlā. 2.2.49.
Shēma darbojas šādi. Galvenais oscilators 1 ģenerē elektriskos impulsus ar frekvenci no 30 līdz 50 Hz atkarībā no ierīces konstrukcijas un iedarbina augstsprieguma ģeneratoru 2, kas ģenerē īsus elektriskos impulsus ar amplitūdu 100 V. Šie impulsi nonāk emitētājā. , kurā, izmantojot pjezoelektrisko efektu, tie tiek pārveidoti par mehānisko vibrāciju komplektu (no 5 līdz 15 gabaliem) ar frekvenci 60-100 kHz un ar akustiskās eļļošanas palīdzību tiek ievadīti kontrolētajā produktā. Tajā pašā laikā atveras elektroniskie vārti, kas ir piepildīti ar skaitīšanas impulsiem, un tiek iedarbināts skeneris, sākas elektronu stara kustība pa katodstaru caurules (CRT) ekrānu.
Rīsi. 2.2.49. Ultraskaņas ierīces vienkāršota funkcionālā shēma:
1 - galvenais ģenerators; 2 - augstsprieguma elektrisko impulsu ģenerators; 3 - ultraskaņas impulsu emitētājs; 4 - kontrolējama prece; 5 - uztvērējs; 6 - pastiprinātājs; 7 - vārtu formēšanas ģenerators; 8 - skaitīšanas impulsu ģenerators; 9 - skeneris; 10 - indikators; 11 - procesors; 12 - koeficientu ievades bloks; 13 - vērtību digitālais indikators t,V,R
Ultraskaņas mehānisko svārstību pakas galvas vilnis, izejot cauri kontrolētajam reizinājumam ar garumu L, pavadot laiku t, nonāk uztvērējā 5, kurā tas tiek pārvērsts elektrisko impulsu paketē.
Ienākošais impulsu uzliesmojums tiek pastiprināts pastiprinātājā 6 un nonāk vertikālajā skenerī vizuālai kontrolei CRT ekrānā, un pirmais šī uzliesmojuma impulss aizver vārtus, apturot piekļuvi skaitīšanas impulsiem. Tādējādi elektroniskie vārti bija atvērti impulsu skaitīšanai no ultraskaņas vibrāciju izstarošanas brīža līdz brīdim, kad tie nonāca uztvērējā, t.i. laiks t. Tālāk skaitītājs saskaita skaitīšanas impulsu skaitu, kas aizpildīja vārtus, un rezultāts tiek parādīts indikatorā 13.
Dažām mūsdienu ierīcēm, piemēram, "Pulsar-1.1", ir procesors un koeficientu ievades vienība, ar kuras palīdzību tiek atrisināts "ātruma-stiprības" atkarības analītiskais vienādojums un laiks t, ātrums V un betona stiprība R tiek parādīti digitālajā displejā.
Lai izmērītu ultraskaņas izplatīšanās ātrumu betonā un citos būvmateriālos 80. gados, masveidā tika ražotas ultraskaņas ierīces UKB-1M, UK-10P, UK-10PM, UK-10PMS, UK-12P, UF-90PTs, Beton-5. , kas paši labi ieteica.
Uz att. 2.2.50 parāda vispārīgu ierīces UK-10PMS skatu.
Rīsi. 2.2.50. Ultraskaņas ierīce UK-10PMS
Faktori, kas ietekmē ultraskaņas izplatīšanās ātrumu betonā
Visus materiālus dabā var iedalīt divās lielās grupās, relatīvi viendabīgās un ar lielu neviendabīguma vai neviendabīguma pakāpi. Salīdzinoši viendabīgi materiāli ietver tādus materiālus kā stikls, destilēts ūdens un citi materiāli ar nemainīgu blīvumu normālos apstākļos un bez gaisa ieslēgumiem. Viņiem ultraskaņas izplatīšanās ātrums normālos apstākļos ir gandrīz nemainīgs. Neviendabīgos materiālos, kas ietver lielāko daļu būvmateriālu, tostarp betonu, iekšējā struktūra, mikrodaļiņu un lielo sastāvdaļu mijiedarbība nav nemainīga gan apjoma, gan laika ziņā. To struktūra ietver mikro- un makroporas, plaisas, kuras var būt sausas vai piepildītas ar ūdeni.
Arī lielo un mazo daļiņu savstarpējais izvietojums ir nestabils. Tas viss noved pie tā, ka ultraskaņas izplatīšanās blīvums un ātrums tajās nav nemainīgs un svārstās plašā diapazonā. Tabulā. 2.2.2 parāda blīvuma ρ vērtības un ultraskaņas izplatīšanās ātrumu V dažiem materiāliem.
Tālāk apskatīsim, kā izmaiņas betona parametros, piemēram, stiprībā, rupjās pildvielas sastāvā un tipā, cementa daudzumā, mitrumā, temperatūrā un armatūras klātbūtne ietekmē ultraskaņas izplatīšanās ātrumu betonā. Šīs zināšanas ir nepieciešamas, lai objektīvi novērtētu iespēju pārbaudīt betona stiprību ar ultraskaņas metodi, kā arī lai novērstu vairākas kontroles kļūdas, kas saistītas ar šo faktoru izmaiņām.
Betona stiprības ietekme
Eksperimentālie pētījumi liecina, ka, palielinoties betona stiprībai, palielinās ultraskaņas ātrums.
Tas izskaidrojams ar to, ka ātruma vērtība, kā arī stiprības vērtība ir atkarīga no intrastrukturālo saišu stāvokļa.
Kā redzams no grafika (2.2.51. att.), dažādu sastāvu betonam "ātruma stiprības" atkarība nav nemainīga, no kā izriet, ka šo atkarību ietekmē arī citi faktori bez stiprības.
Rīsi. 2.2.51. Ultraskaņas ātruma V un stiprības R c saistība dažāda sastāva betoniem
Diemžēl daži faktori ultraskaņas ātrumu ietekmē vairāk nekā spēku, kas ir viens no nopietniem ultraskaņas metodes trūkumiem.
Ja ņemam nemainīga sastāva betonu un mainām stiprību, pieņemot dažādus W/C, tad citu faktoru ietekme būs nemainīga, un ultraskaņas ātrums mainīsies tikai no betona stiprības. Šajā gadījumā "ātruma stipruma" atkarība kļūs skaidrāka (2.2.52. att.).
Rīsi. 2.2.52. Atkarība "ātruma stiprums" nemainīgam betona sastāvam, kas iegūts betona izstrādājumu rūpnīcā Nr. 1 Samarā
Cementa veida un markas ietekme
Salīdzinot betonu testēšanas rezultātus uz parastā portlandcementa un citiem cementiem, var secināt, ka mineraloģiskais sastāvs maz ietekmē "ātruma-stiprības" atkarību. Galvenā ietekme ir trikalcija silikāta saturam un cementa slīpēšanas smalkumam. Svarīgāks faktors, kas ietekmē "ātruma un stiprības" attiecības, ir cementa patēriņš uz 1 m 3 betona, t.i. viņa devu. Palielinoties cementa daudzumam betonā, ultraskaņas ātrums palielinās lēnāk nekā betona mehāniskā izturība.
Tas izskaidrojams ar to, ka, izejot cauri betonam, ultraskaņa izplatās gan rupjā pildmateriālā, gan javas daļā, kas savieno minerālmateriāla granulas, un tās ātrums lielākā mērā ir atkarīgs no izplatīšanās ātruma rupjā pildmateriālā. Taču betona stiprība galvenokārt ir atkarīga no javas sastāvdaļas stiprības. Cementa daudzuma ietekme uz betona stiprību un ultraskaņas ātrumu parādīta att. 2.2.53.
Rīsi. 2.2.53. Cementa devas ietekme uz atkarību
"ātrums-spēks"
1 - 400 kg / m 3; 2 - 350 kg / m 3; 3 - 300 kg / m 3; 4 - 250 kg / m 3; 5 - 200 kg/m3
Ūdens-cementa attiecības ietekme
Samazinoties W / C, palielinās betona blīvums un izturība, attiecīgi palielinās ultraskaņas ātrums. Palielinoties W / C, tiek novērota apgriezta attiecība. Līdz ar to W / C izmaiņas nerada būtiskas novirzes noteiktajā atkarībā "ātrums-stiprība. Tāpēc, veidojot kalibrēšanas līknes betona stiprības maiņai, ieteicams izmantot dažādus W / C.
Skatīt ietekmiun rupjā minerālmateriāla daudzums
Rupjās pildvielas veidam un daudzumam ir būtiska ietekme uz "ātruma stipruma" atkarības izmaiņām. Ultraskaņas ātrums agregātā, īpaši tādos kā kvarcs, bazalts, cietais kaļķakmens, granīts, ir daudz lielāks nekā tā izplatīšanās ātrums betonā.
Rupjā minerālmateriāla veids un daudzums ietekmē arī betona stiprību. Ir vispāratzīts, ka jo stiprāks ir pildviela, jo lielāka ir betona izturība. Taču dažkārt nākas saskarties ar šādu parādību, kad mazāk izturīga šķembu izmantošana, bet ar raupju virsmu, ļauj iegūt betonu ar lielāku Re vērtību nekā izmantojot izturīgu granti, bet ar gludu virsmu.
Nedaudz mainoties šķembu patēriņam, betona stiprība nedaudz mainās. Tajā pašā laikā šādas rupjās pildvielas daudzuma izmaiņas ļoti ietekmē ultraskaņas ātrumu.
Kad betons ir piesātināts ar šķembām, palielinās ultraskaņas ātruma vērtība. Rupjā pildvielas veids un daudzums vairāk nekā citi faktori ietekmē saikni "ātrums - stiprība" (2.2.54. - 2.2.56. att.)
Rīsi. 2.2.54. Rupja agregāta klātbūtnes ietekme uz atkarību "ātruma stiprums":
1 - cementa akmens; 2 - betons ar pildvielu izmēru līdz 30 mm
Rīsi. 2.2.55. Atkarība "ātrums-stiprība" betoniem ar dažādu pildvielu smalkumu: 1-1 mm; 2-3 mm; 3-7 mm; 4-30 mm
Rīsi. 2.2.56. "Ātruma stiprības" atkarība betonam ar pildvielu no:
1-smilšakmens; 2-kaļķakmens; 3-granīts; 4-bazalts
No grafikiem redzams, ka šķembu daudzuma palielināšanās uz betona tilpuma vienību vai ultraskaņas ātruma palielināšanās tajā noved pie ultraskaņas ātruma palielināšanās betonā intensīvāk nekā stiprība.
Mitruma un temperatūras ietekme
Betona mitruma saturam ir neskaidra ietekme uz tā stiprību un ultraskaņas ātrumu. Palielinoties betona mitruma saturam, spiedes izturība samazinās starpkristālisko saišu izmaiņu dēļ, bet palielinās ultraskaņas ātrums, jo gaisa poras un mikroplaisas ir piepildītas ar ūdeni, aātrāk ūdenī nekā gaisā.
Betona temperatūra diapazonā no 5 līdz 40 ° C praktiski neietekmē stiprību un ātrumu, bet sacietējuša betona temperatūras paaugstināšanās ārpus noteiktā diapazona izraisa tā stiprības un ātruma samazināšanos, jo palielinās iekšējā temperatūra. mikroplaisas.
Pie negatīvām temperatūrām ultraskaņas ātrums palielinās, jo nesaistīts ūdens pārvēršas ledū. Tāpēc negatīvā temperatūrā nav ieteicams noteikt betona stiprību ar ultraskaņas metodi.
Ultraskaņas izplatīšanās betonā
Betons savā struktūrā ir neviendabīgs materiāls, kas ietver javas daļu un rupjo pildvielu. Savukārt javas daļa ir sacietējis cementa akmens ar kvarca smilšu daļiņu iekļaušanu.
Atkarībā no betona mērķa un tā stiprības raksturlielumiem cementa, smilšu, šķembu un ūdens attiecība atšķiras. Papildus stiprības nodrošināšanai betona sastāvs ir atkarīgs no dzelzsbetona izstrādājumu ražošanas tehnoloģijas. Piemēram, ar kasešu ražošanas tehnoloģiju ir nepieciešama lielāka betona maisījuma plastiskums, kas tiek panākts ar palielinātu cementa un ūdens patēriņu. Šajā gadījumā betona javas daļa palielinās.
Attiecībā uz stenda tehnoloģiju, īpaši tūlītējai noņemšanai, tiek izmantoti stingri maisījumi ar samazinātu cementa patēriņu.
Rupjā agregāta relatīvais tilpums šajā gadījumā palielinās. Līdz ar to ar vienādām betona stiprības īpašībām tā sastāvs var atšķirties plašās robežās. Betona struktūras veidošanos ietekmē izstrādājumu ražošanas tehnoloģija: betona maisījuma sajaukšanas kvalitāte, tā transportēšana, blīvēšana, termiskā un mitruma apstrāde cietēšanas laikā. No tā izriet, ka sacietējušā betona īpašības ietekmē liels skaits faktoru, un ietekme ir neskaidra un nejauša. Tas izskaidro betona augsto neviendabīguma pakāpi gan sastāva, gan īpašību ziņā. Betona neviendabīgums un atšķirīgās īpašības atspoguļojas arī tā akustiskajās īpašībās.
Pašlaik, neskatoties uz daudzajiem mēģinājumiem, vienota shēma un teorija ultraskaņas izplatībai caur betonu vēl nav izstrādāta, ko izskaidro ar ) Pirmkārt, iepriekš minēto daudzo faktoru klātbūtne, kas dažādos veidos ietekmē betona izturību un akustiskās īpašības. Šo situāciju pasliktina fakts, ka tas vēl nav izstrādāts vispārējā teorija ultraskaņas vibrāciju izplatīšanās caur materiālu ar augsta pakāpe neviendabīgums. Tas ir vienīgais iemesls, kāpēc ultraskaņas ātrums betonā tiek noteikts kā viendabīgam materiālam pēc formulas
kur L ir ultraskaņas ceļš, m (bāze);
t ir laiks, kas pavadīts, izejot šo ceļu, μs.
Sīkāk aplūkosim impulsu ultraskaņas izplatīšanās shēmu caur betonu kā caur nehomogēnu materiālu. Bet vispirms mēs ierobežosim jomu, kurā mūsu argumentācija būs derīga, ņemot vērā betona maisījuma sastāvu, kas ir visizplatītākais dzelzsbetona rūpnīcās un būvlaukumos, kas sastāv no cementa, upes smiltīm, rupjām pildvielām un ūdens. Šajā gadījumā mēs pieņemsim, ka rupjās pildvielas stiprība ir lielāka par betona izturību. Tas attiecas uz kaļķakmeni, marmoru, granītu, dolomītu un citiem akmeņiem, kuru stiprība ir aptuveni 40 MPa kā rupju pildvielu. Nosacīti pieņemsim, ka sacietējušais betons sastāv no divām sastāvdaļām: samērā viendabīgas javas daļas ar blīvumu ρ un ātrumu V un rupjas pildvielas ar ρ un V .
Ņemot vērā iepriekš minētos pieņēmumus un ierobežojumus, sacietējušu betonu var uzskatīt par cietu vidi ar akustisko pretestību:
Apskatīsim galvas ultraskaņas viļņa izplatīšanās shēmu no emitētāja 1 uz uztvērēju 2 caur sacietējušu betonu ar biezumu L (2.2.57. att.).
Rīsi. 2.2.57. Galvas ultraskaņas viļņa izplatīšanās shēma
betonā:
1 - emitētājs; 2 - uztvērējs; 3 - kontaktslānis; 4 - viļņu izplatīšanās granulās; 5 - viļņu izplatīšanās šķīduma daļā
Galvas ultraskaņas vilnis no emitētāja 1 vispirms nonāk kontaktslānī 3, kas atrodas starp izstarojošo virsmu un betonu. Lai izietu cauri ultraskaņas viļņa kontaktslānim, tas jāpiepilda ar vadošu šķidrumu vai smērvielu, ko visbiežāk izmanto kā tehnisko vazelīnu. Pēc iziešanas caur kontaktslāni (laikā t 0) ultraskaņas vilnis daļēji tiek atspoguļots pretējā virzienā, bet pārējais nonāks betonā. Jo plānāks ir saskares slānis salīdzinājumā ar viļņa garumu, jo mazāka viļņa daļa tiks atspoguļota.
Ieejot betona biezumā, galvas vilnis sāks izplatīties betona javas daļā pa laukumu, kas atbilst emitētāja diametram. Pēc noteikta attāluma Δ l 1, pēc laika Δ t 1 galvas vilnis noteiktā apgabalā saskarsies ar vienu vai vairākām rupjām pildvielu granulām, kas daļēji atstarojas no tām, un lielākā daļa no tām nonāks granulās un sāks tajās izplatīties. Starp granulām vilnis turpinās izplatīties pa šķīduma daļu.
Ņemot vērā pieņemto nosacījumu, ka ultraskaņas ātrums rupjās pildvielas materiālā ir lielāks nekā javas daļā, attālums d, vienāds ar šķembu diametra vidējo vērtību, vilnis, kas izplatījās caur granulām ar ātrumu V 2 būs pirmais, kas pāries, un vilnis, kas izgājis cauri javas daļai, tiks aizkavēts .
Pēc pirmajām rupjajām pildvielu granulām izejot, vilnis tuvosies saskarnei ar javas daļu, tiks daļēji atspoguļots un daļēji tajā iekļūst. Šajā gadījumā granulas, caur kurām izgāja galvas vilnis, turpmāk var uzskatīt par elementāriem sfēriskiem ultraskaņas viļņu starojuma avotiem betona javas daļā, kam var piemērot Huygens principu.
Izlaižot cauri šķīdumam minimālo attālumu starp blakus esošajām granulām, galvas vilnis iekļūs tajās un sāks izplatīties pa tām, pārvēršot tās par nākamajiem elementārajiem avotiem. Tādējādi pēc laika t, izejot cauri visam betona L biezumam un otrajam kontaktslānim 3, galvas vilnis nonāks uztvērējā 2, kur tas tiks pārveidots par elektrisko signālu.
No aplūkotās shēmas izriet, ka galvas vilnis no emitētāja 1 uz uztvērēju 2 izplatās pa ceļu, kas iet caur rupjām pildvielu granulām un javas daļu, kas savieno šīs granulas, un šis ceļš tiek noteikts no nosacījuma par minimālo pavadīto laiku t. .
Līdz ar to laiks t ir
kur ir laiks, kas pavadīts granulas savienojošās javas daļas caurbraukšanai;
Laiks, kas nepieciešams, lai izietu cauri granulām. Ultraskaņas veiktais ceļš L ir vienāds ar
kur: kopējais ceļš, ko nobraucis galvas vilnis cauri javas daļai;
Kopējais ceļš, ko nobraucis galvas vilnis caur granulām.
Kopējais attālums L, ko virzīs priekšgala vilnis, var būt lielāks par ģeometrisko attālumu starp raidītāju un uztvērēju, jo vilnis izplatās pa maksimālā ātruma ceļu, nevis pa minimālo ģeometrisko attālumu.
Laiks, kas nepieciešams ultraskaņai, lai izietu cauri kontaktu slāņiem, ir jāatņem no kopējā izmērītā laika.
Viļņi, kas seko galvas vilnim, arī izplatās pa maksimālā ātruma ceļu, taču to kustības laikā tie saskarsies ar atstarotiem viļņiem no saskarnes starp rupjo pildvielu granulām un javas daļu. Ja granulu diametrs ir vienāds ar viļņa garumu vai pusi no tā, tad granulu iekšpusē var rasties akustiskā rezonanse. Interferences un rezonanses efektu var novērot ultraskaņas viļņu paketes spektrālajā analīzē, kas tiek pārraidīta caur betonu ar dažādu agregātu izmēriem.
Iepriekš aplūkotā impulsa ultraskaņas galvas viļņa izplatīšanās shēma ir derīga tikai betoniem ar īpašībām, kas norādītas sadaļas sākumā, t.i. ultraskaņas mehāniskā izturība un izplatīšanās ātrums materiālā, no kura iegūst rupjās pildvielas granulas, pārsniedz stiprību un ātrumu betona javas daļā. Šādas īpašības piemīt lielākajai daļai dzelzsbetona rūpnīcās un būvlaukumos izmantoto betonu, kuros izmanto šķembas no kaļķakmens, marmora, granīta. Keramzītbetonam, putu betonam, betonam ar tufa pildvielu ultraskaņas izplatīšanās shēma var būt atšķirīga.
Aplūkotās shēmas derīgumu apstiprina eksperimenti. Tātad, no att. 2.2.54 redzams, ka, pievienojot cementa detaļai noteiktu daudzumu šķembu, ultraskaņas ātrums palielinās, nedaudz palielinoties (un dažreiz arī samazinoties) betona stiprībai.
Uz att. 2.2.56. ir pamanāms, ka, palielinoties ultraskaņas ātrumam rupjā minerālā materiāla materiālā, palielinās tās ātrums betonā.
Arī ātruma palielināšanās betonā ar lielākiem pildvielām (2.2.55. att.) ir izskaidrojama ar šo shēmu, jo, palielinoties diametram, pagarinās ultraskaņas ceļš cauri pildvielas materiālam.
Piedāvātā ultraskaņas izplatīšanās shēma ļaus objektīvi novērtēt ultraskaņas metodes iespējas defektu noteikšanai un betona stiprības kontrolei.
Ultraskaņas fizikas sadaļa ir diezgan pilnībā aptverta vairākās mūsdienu monogrāfijas par ehogrāfiju. Mēs pievērsīsimies tikai dažām ultraskaņas īpašībām, bez kurām nav iespējams izprast ultraskaņas attēlu iegūšanas procesu.
Ultraskaņas ātrums un cilvēka audu specifiskā viļņu pretestība (pēc V. N. Demidova)
Ultraskaņas vilnis, sasniedzis divu mediju robežu, var tikt atspoguļots vai iet tālāk. Ultraskaņas atstarošanas koeficients ir atkarīgs no ultraskaņas pretestības atšķirības saskarnē starp medijiem: jo lielāka šī atšķirība, jo spēcīgāka ir atstarošanas pakāpe. Atstarošanas pakāpe ir atkarīga no staru kūļa krišanas leņķa uz multivides saskarnes: jo vairāk leņķis tuvojas taisnai līnijai, jo spēcīgāka ir atstarošanas pakāpe.
Tādējādi, to zinot, ir iespējams atrast optimālo ultraskaņas frekvenci, kas dod maksimālu izšķirtspēju ar pietiekamu iespiešanās jaudu.
Pamatprincipi, uz kuriem balstās ultraskaņas diagnostikas iekārtu darbība, - tas ir Izplatība un ultraskaņas atspoguļojums.
Diagnostikas ultraskaņas ierīču darbības princips ir ultraskaņas vibrāciju atspoguļojums no audu saskarnēm ar noteiktu akustiskās pretestības vērtību. Tiek uzskatīts, ka ultraskaņas viļņu atstarošana saskarnē notiek, ja starpība starp mediju akustiskajiem blīvumiem ir vismaz 1%. Skaņas viļņu atstarošanas lielums ir atkarīgs no akustiskā blīvuma atšķirības saskarnē starp medijiem, un atstarošanas pakāpe ir atkarīga no ultraskaņas staru kūļa krišanas leņķa.
Ultraskaņas vibrāciju iegūšana
Ultraskaņas vibrāciju radīšanas pamatā ir tiešs un apgriezts pjezoelektriskais efekts, kura būtība ir tāda, ka, izveidojot elektriskos lādiņus uz kristāla virsmu virsmas, tās sāk sarukt un stiepties. Pjezoelektrisko devēju priekšrocība ir ultraskaņas avota spēja vienlaikus darboties kā tā uztvērējs.
Ultraskaņas sensora struktūras diagramma
Sensors satur pjezokristālu, uz kura virsmām ir piestiprināti elektrodi. Aiz kristāla atrodas vielas slānis, kas absorbē ultraskaņu, kas izplatās virzienā, kas ir pretējs nepieciešamajam. Tas uzlabo iegūtā ultraskaņas stara kvalitāti. Parasti devēja radītajam ultraskaņas staram maksimālā jauda ir centrā, un malās tā samazinās, kā rezultātā ultraskaņas izšķirtspēja ir atšķirīga centrā un ap perifēriju. Stara centrā vienmēr var iegūt stabilus atstarojumus gan no vairāk, gan mazāk blīviem objektiem, savukārt staru kūļa perifērijā var atstarot mazāk blīvus objektus, bet blīvākus objektus var atstarot kā mazāk blīvus.
Mūsdienu pjezoelektriskie materiāli ļauj devējiem nosūtīt un saņemt ultraskaņu plašā frekvenču diapazonā. Ir iespējams kontrolēt akustiskā signāla spektra formu, radot un uzturot Gausa viļņu formu, kas ir izturīgāka pret frekvenču joslas kropļojumiem un centrālās frekvences nobīdi.
Jaunāko dizainu ultraskaņas ierīcēs augsta izšķirtspēja un attēla skaidrība tiek nodrošināta, izmantojot dinamisko fokusēšanas sistēmu un platjoslas atbalss filtru ienākošo un izejošo ultraskaņas staru fokusēšanai ar mikrodatora palīdzību. Tādā veidā tiek nodrošināta ideāla ultraskaņas stara profilēšana un pastiprināšana un sektoru skenēšanas rezultātā iegūto dziļo struktūru attēlu sānu izšķirtspējas raksturlielumi. Fokusa parametri tiek iestatīti atbilstoši sensora frekvencei un veidam. Platjoslas atbalss filtrs nodrošina optimālu izšķirtspēju, perfekti saskaņojot frekvences, lai absorbētu mīksto audu atbalss. Augsta blīvuma vairāku elementu sensoru izmantošana palīdz novērst nepatiesas atbalss sānu un aizmugures difrakcijas dēļ.
Mūsdienās pasaulē notiek sīva konkurence starp uzņēmumiem, lai radītu augstas kvalitātes vizuālās sistēmas, kas atbilst visaugstākajām prasībām.
Konkrēti, Acuson Corporation ir noteikusi īpašu attēlu kvalitātes un klīniskās daudzveidības standartu un ir izstrādājusi platformu 128 XP™ — pamatmoduli nepārtrauktai uzlabošanai, kas ļauj ārstiem paplašināt klīnisko pētījumu jomu, pamatojoties uz vajadzībām.
Platforma izmanto 128 elektroniski neatkarīgus kanālus, kurus var izmantot vienlaikus gan pārraidei, gan uztveršanai, nodrošinot izcilu telpisko izšķirtspēju, audu kontrastu un attēla viendabīgumu visā redzes laukā.
Ultraskaņas diagnostikas instrumentus iedala trīs klasēs: viendimensiju, divdimensiju un trīsdimensiju.
Viendimensijas skeneros informācija par objektu tiek parādīta vienā dimensijā gar objekta dziļumu, un attēls tiek ierakstīts kā vertikālas virsotnes. Pīķu amplitūda un forma tiek izmantota, lai spriestu par audu strukturālajām īpašībām un atbalss signālu atstarošanas apgabalu dziļumu. Šāda veida aparātu izmanto ehoencefalogrāfijā, lai noteiktu smadzeņu viduslīnijas struktūru un tilpuma (šķidro un cieto) veidojumu nobīdi, oftalmoloģijā - lai noteiktu acs izmēru, audzēju un svešķermeņu klātbūtni, ehopulsogrāfija - lai pētītu kakla miega un mugurkaula artēriju pulsāciju un to intrakraniālos zarus u.c. Šiem nolūkiem tiek izmantota 0,88–1,76 MHz frekvence.
2D skeneri
2D skeneri ir sadalītas manuālās skenēšanas un reāllaika skenēšanas ierīcēs.
Šobrīd virsmas struktūru un iekšējo orgānu izpētei tiek izmantoti tikai reāllaika instrumenti, kuros informācija nepārtraukti tiek atspoguļota uz ekrāna, kas ļauj dinamiski uzraudzīt orgāna stāvokli, īpaši pētot kustīgas struktūras. Šo ierīču darbības frekvence ir no 0,5 līdz 10,0 MHz.
Praksē biežāk tiek izmantoti sensori ar frekvenci no 2,5 līdz 8 MHz.
3D skeneri
To lietošanai ir nepieciešami noteikti nosacījumi:
- veidojuma klātbūtne ar noapaļotu vai labi konturētu formu;
- strukturālu veidojumu klātbūtne, kas atrodas šķidrās telpās (auglis dzemdē, acs ābols, akmeņi žultspūslī, svešķermenis, polips kuņģī vai zarnās, kas piepildītas ar šķidrumu, papildinājums uz iekaisuma šķidruma fona, kā arī visi vēdera dobumi). orgāni uz ascītiskā šķidruma fona );
- mazkustīgi strukturālie veidojumi (acs ābols, prostata utt.).
Tādējādi, ņemot vērā šīs prasības, trīsdimensiju skenerus var veiksmīgi izmantot pētījumiem dzemdniecībā, ar vēdera dobuma tilpuma patoloģiju precīzākai diferenciācijai no citām struktūrām, uroloģijā prostatas izmeklēšanai, lai diferencētu strukturālo penetrāciju. kapsula oftalmoloģijā, kardioloģijā, neiroloģijā un angioloģijā.
Lietošanas sarežģītības, aprīkojuma augsto izmaksu, daudzu nosacījumu un ierobežojumu klātbūtnes dēļ tos pašlaik izmanto reti. Tomēr 3D skenēšana — šī ir nākotnes atbalss.
Doplera ehogrāfija
Doplera sonogrāfijas princips ir tāds, ka ultraskaņas signāla frekvence, atstarojot no kustīga objekta, mainās proporcionāli tā ātrumam un ir atkarīga no ultraskaņas frekvences un leņķa starp ultraskaņas izplatīšanās virzienu un plūsmas virzienu. Šī metode ir veiksmīgi izmantota kardioloģijā.
Metode interesē arī internās slimības saistībā ar tās spēju sniegt ticamu informāciju par iekšējo orgānu asinsvadu stāvokli, neievadot organismā kontrastvielas.
Biežāk to izmanto pacientu ar aizdomām par portāla hipertensiju tās agrīnās stadijās visaptverošā izmeklēšanā, portāla asinsrites traucējumu smaguma noteikšanā, portāla vēnu sistēmas blokādes līmeņa un cēloņa noteikšanā, kā arī portāla asinsrites izmaiņu pētīšanai. plūsma pacientiem ar aknu cirozi, ievadot medikamentus.(beta blokatori, AKE inhibitori u.c.).
Visas ierīces ir aprīkotas ar divu veidu ultraskaņas sensoriem: elektromehāniskiem un elektroniskiem. Abiem sensoru veidiem, bet biežāk elektroniskajiem, ir modifikācijas lietošanai dažādas jomas zāles pieaugušo un bērnu pārbaudē.
AT klasiskā versija Reālā laikā tiek pielietotas 4 elektroniskās skenēšanas metodes : sektors, lineārs, izliekts un trapecveida, no kuriem katram ir raksturīgas īpašas iezīmes saistībā ar novērošanas lauku. Pētnieks var izvēlēties skenēšanas metodi atkarībā no viņa priekšā esošā uzdevuma un atrašanās vietas.
Sektoru skenēšana
Priekšrocības:
- liels redzes lauks, pārbaudot dziļas zonas.
Pielietojuma zona:
– jaundzimušo kranioloģiskie pētījumi caur lielu fontaneli;
– kardioloģiskās izpētes;
- vispārējās vēdera dobuma pārbaudes iegurņa orgāniem (īpaši ginekoloģijā un prostatas izpētē), retroperitoneālās sistēmas orgāniem.
Līnijas skenēšana
Priekšrocības:
- liels redzes lauks, pārbaudot seklās ķermeņa vietas;
- augsta izšķirtspēja dziļo ķermeņa zonu izpētē, pateicoties daudzelementu sensora izmantošanai;
Pielietojuma zona:
— virsmas struktūras;
— kardioloģija;
– iegurņa orgānu un perirenālā reģiona izmeklēšana;
- dzemdniecībā.
Izliekta skenēšana
Priekšrocības:
- neliela saskares zona ar pacienta ķermeņa virsmu;
- liels novērošanas lauks dziļu apgabalu izpētē.
Pielietojuma zona:
- vispārējas vēdera dobuma pārbaudes.
Trapecveida skenēšana
Priekšrocības:
- liels novērošanas lauks, izmeklējot tuvu ķermeņa virsmai un dziļi novietotus orgānus;
— viegla tomogrāfisko sekciju identificēšana.
Pielietojuma zona:
— vispārējas vēdera dobuma pārbaudes;
- dzemdniecības un ginekoloģijas.
Papildus vispārpieņemtajām klasiskajām skenēšanas metodēm jaunāko ierīču konstrukcijās tiek izmantotas tehnoloģijas, kas ļauj tās kvalitatīvi papildināt.
Vektoru skenēšanas formāts
Priekšrocības:
— ar ierobežotu piekļuvi un skenēšanu no starpribu telpas, tas nodrošina akustiskās īpašības ar minimālu sensora apertūru. Vektoru attēlveidošanas formāts sniedz plašāku skatu tuvā un tālā laukā.
Darbības joma ir tāda pati kā sektoru skenēšanai.
Skenēšana tālummaiņas apgabala izvēles režīmā
Šī ir īpaša operatora izvēlētā interešu apgabala skenēšana, lai uzlabotu attēla akustiskās informācijas saturu divdimensiju un krāsu Doplera režīmā. Atlasītā interešu zona tiek parādīta, pilnībā izmantojot akustiskās un rastra līnijas. Attēla kvalitātes uzlabošana izpaužas optimālā līniju un pikseļu blīvumā, augstākā izšķirtspējā, lielākā kadru ātrumā un lielākā attēlā.
Ar parasto sadaļu saglabājas tā pati akustiskā informācija, savukārt ar parasto RES tālummaiņas zonas atlases formātu tiek panākts attēla palielinājums ar paaugstinātu izšķirtspēju un vairāk diagnostikas informācijas.
Vizualizācija Multi-Herz
Platjoslas pjezoelektriskie materiāli nodrošina modernus sensorus ar iespēju darboties plašā frekvenču diapazonā; nodrošina iespēju izvēlēties noteiktu frekvenci no plašas sensoros pieejamās frekvenču joslas, vienlaikus saglabājot attēla viendabīgumu. Šī tehnoloģija ļauj mainīt sensora frekvenci, vienkārši nospiežot pogu, netērējot laiku sensora nomaiņai. Un tas nozīmē, ka viens sensors ir līdzvērtīgs diviem vai trim konkrētiem raksturlielumiem, kas palielina sensoru vērtību un klīnisko daudzpusību (Acuson, Siemens).
Nepieciešamo ultraskaņas informāciju jaunākajās ierīces instrukcijās var iesaldēt dažādos režīmos: B režīmā, 2B režīmā, 3D, B + B režīmā, 4B režīmā, M režīmā un reģistrēt, izmantojot printeri uz speciāla papīra, datorā. kasete vai videolente ar datorizētu informācijas apstrādi.
Cilvēka ķermeņa orgānu un sistēmu ultraskaņas attēlveidošana tiek nepārtraukti pilnveidota, arvien paveras jauni apvāršņi un iespējas, tomēr saņemtās informācijas pareiza interpretācija vienmēr būs atkarīga no pētnieka klīniskās sagatavotības līmeņa.
Šajā sakarā bieži atceros sarunu ar uzņēmuma Aloca pārstāvi, kurš ieradās pie mums, lai nodotu ekspluatācijā pirmo reāllaika ierīci Aloca SSD 202 D (1982). Uz manu apbrīnu, ka Japāna ir izstrādājusi ultraskaņas tehnoloģiju ar datora palīdzību, viņš atbildēja: “Dators ir labs, bet, ja cits dators (norāda uz galvu) nedarbojas labi, tad šis dators ir nevērtīgs.”
1. Ultraskaņas izplatīšanās ātrums ir atkarīgs no temperatūras un spiediena cauruļvadā. Ultraskaņas ātrums plkst dažādas vērtībasūdens temperatūra un atmosfēras spiediens ir norādīti D.1. tabulā.
Tabula E.1
Aleksandrovs A.A., Trakhtengerts M.S. Termofizikālās īpašībasūdens atmosfēras spiedienā. M. Standartu apgāds, 1977, 100. gadi. ( valsts dienests standarta atsauces dati. Ser. monogrāfijas).
2. Izmantojot caurplūdes mērītāju ūdens plūsmas un tilpuma mērīšanai ūdens un siltumapgādes sistēmās, ultraskaņas ātrumu nosaka pēc tabulas datiem. E.2 ar lineārās interpolācijas metodi temperatūrā un spiedienā saskaņā ar formulu:
kur c(t,P) ir ultraskaņas ātrums šķidrumā, kas plūst pa cauruļvadu, m/s;
c(t1) ir ultraskaņas ātruma tabulas vērtība temperatūrā, kas ir zemāka par izmērīto, m/s;
c(t2) ir ultraskaņas ātruma tabulas vērtība temperatūrā, kas ir augstāka par izmērīto, m/s;
c(P1) ir ultraskaņas ātruma tabulas vērtība pie spiediena, kas ir mazāks par izmērīto, m/s;
c(P2) - ultraskaņas ātruma tabulas vērtība pie spiediena, kas lielāks par izmērīto, m/s;
t ir ūdens temperatūra cauruļvadā, ºС;
P ir ūdens spiediens cauruļvadā, MPa;
t1, t2 - temperatūru tabulas vērtības, ºС;
P1, P2 - spiediena tabulas vērtības, MPa;
PIEZĪME.
1. Vērtības c(t1) un c(t2) ir noteiktas no tabulas datiem. D.1. Vērtības c(P1) un c(P2) ir noteiktas no tabulas datiem. D 2. temperatūrā, kas ir vistuvākā cauruļvadā esošā ūdens temperatūrai.
2. Cauruļvadā esošā ūdens temperatūras un spiediena mērījumi jāveic ar kļūdu attiecīgi ne vairāk kā ±0,5 ºС un ±0,5 MPa.
Tabula E.2
Tabulas D.2 turpinājums
Aleksandrovs A.A., Larkins D.K. Eksperimentāla ultraskaņas ātruma noteikšana plašā temperatūru un spiediena diapazonā. Žurnāls "Siltuma jauda", №2, 1976, 75. lpp.
3. Ja nav tabulu par ultraskaņas ātruma atkarību no šķidruma temperatūras, ultraskaņas ātrumu var noteikt, izmantojot E.1. attēlā redzamo ierīci. Tieši pirms ultraskaņas ātruma mērīšanas ierīces korpuss (tērauda kronšteins) tiek iegremdēts testa šķidrumā, un biezuma mērītājs tiek noregulēts, lai izmērītu ultraskaņas ātrumu. Tad ultraskaņas biezuma mērītājs tieši mēra ultraskaņas ātrumu.
Lai mērītu ultraskaņas ātrumu šķidrumā, ir iespējams izmantot arī US-12 IM ierīci (SCHO 2.048.045 TO) vai cita veida biezuma mērītājus.
E.1. att. Ierīce ultraskaņas ātruma mērīšanai šķidrumā.