cegła
Prędkość propagacji ultradźwięków w różnych ośrodkach. Fizyczne zasady obrazowania ultrasonograficznego tkanek i narządów ludzkich

Prędkość propagacji ultradźwięków w różnych ośrodkach. Fizyczne zasady obrazowania ultrasonograficznego tkanek i narządów ludzkich

Ultradźwięki nazywane są podłużnymi falami mechanicznymi o częstotliwościach drgań powyżej 20 kHz. Podobnie jak fale dźwiękowe, fala ultradźwiękowa jest naprzemienną kondensacją i rozrzedzeniem ośrodka. W każdym medium prędkość propagacji dźwięku i ultradźwięków jest taka sama. W związku z tym długość fal ultradźwiękowych w powietrzu jest mniejsza niż 17 mM (V = λ * ν; Vair = 330 m/s).

Źródłem ultradźwięków są specjalne emitery elektromechaniczne. Jeden rodzaj emiterów działa w oparciu o zjawisko magnetostrykcji, gdy wymiary pewnych ciał (na przykład pręta niklowego) zmieniają się w zmiennym polu magnetycznym. Takie emitery umożliwiają uzyskanie oscylacji o częstotliwościach od 20 do 80 kHz. Ze źródła prądu przemiennego o wskazanych częstotliwościach do pręta niklowego przykładane jest napięcie, długość pręta zmienia się wraz z częstotliwością prądu przemiennego, a z bocznych powierzchni próbki emitowana jest fala ultradźwiękowa (ryc. 4).

Drugi rodzaj promienników działa na zasadzie efektu piezoelektrycznego, gdy wymiary niektórych ciał - materiałów wykonanych z ferroelektryków - zmieniają się w zmiennym polu elektrycznym. W przypadku tego typu promienników można uzyskać oscylacje o wyższej częstotliwości - do 500 MHz. Ze źródła prądu przemiennego napięcie jest również podawane na powierzchnie boczne pręta wykonanego z ferroelektryków (kwarc, turmalin), natomiast długość pręta zmienia się wraz z częstotliwością prądu przemiennego, a fala ultradźwiękowa jest emitowana przez powierzchnie boczne próbki (rys. 5). Zarówno w pierwszym, jak i drugim przypadku ultradźwięki są emitowane w wyniku drgań powierzchni bocznych pręta, w drugim przypadku powierzchnie te są metalizowane w celu dostarczenia prądu do próbki.

Odbiorniki ultradźwiękowe działają na zasadzie odwrotnego zjawiska magnetostrykcji i efektu piezoelektrycznego: fala ultradźwiękowa powoduje fluktuacje wymiarów liniowych ciał, gdy ciała znajdują się w polu fali ultradźwiękowej, wahaniom wielkości towarzyszy pojawienie się przemiennego pola magnetycznego lub zmienne pola elektryczne w materiale. Te pola, które pojawiają się w odpowiednim czujniku, są rejestrowane przez jakiś wskaźnik, na przykład oscyloskop. Im intensywniejsze ultradźwięki, tym większa amplituda wibracje mechaniczne próbka - czujnik i większa amplituda powstałych naprzemiennych pól magnetycznych lub elektrycznych.

Cechy ultradźwięków.

Jak wspomniano powyżej, w każdym medium prędkość propagacji dźwięku i ultradźwięków jest taka sama. Najważniejszą cechą ultradźwięków jest wąska wiązka ultradźwiękowa, która pozwala wpływać na dowolne obiekty. lokalnie. W ośrodkach niejednorodnych o małych niejednorodnościach, gdy rozmiary wtrąceń są w przybliżeniu równe, ale większe od długości fali (L ≈ λ), zachodzi zjawisko dyfrakcji. Jeżeli wymiary wtrąceń są znacznie większe niż długość fali (L >> λ), to propagacja ultradźwięków jest prostoliniowa. W takim przypadku z takich wtrąceń można uzyskać cienie ultradźwiękowe, które stosuje się, gdy różne rodzaje diagnostyka - zarówno techniczna jak i medyczna. Ważnym punktem teoretycznym w stosowaniu ultradźwięków jest przechodzenie ultradźwięków z jednego medium do drugiego. Taka charakterystyka fal jak częstotliwość nie zmienia się w tym przypadku. Wręcz przeciwnie, prędkość i długość fali mogą się w tym przypadku zmienić. Czyli w wodzie prędkość fal akustycznych wynosi 1400 m/s, aw powietrzu 330 m/s. Przenikanie ultradźwięków do innego medium charakteryzuje się współczynnikiem przenikania (β). Definiuje się ją jako stosunek natężenia fali wchodzącej do drugiego ośrodka do natężenia fali padającej: β = Ja 2 / Ja 1– Rys. 6. Współczynnik ten zależy od stosunku impedancji akustycznych dwóch mediów. Impedancja akustyczna jest iloczynem gęstości ośrodka i prędkości propagacji fali w danym ośrodku: Z 1 \u003d ρ 1 * V 1, Z 2 \u003d ρ 2 * V 2. Współczynnik penetracji jest największy - bliski jedności, jeśli impedancje akustyczne dwóch mediów są w przybliżeniu równe: ρ 1 * V 1 ,≈ ρ2 * V2. Jeśli impedancja drugiego medium jest znacznie większa niż pierwszego, współczynnik penetracji jest pomijalny. W ogólnym przypadku współczynnik β oblicza się ze wzoru:

Dla przejścia ultradźwięków z powietrza do skóry ludzkiej β = 0,08%, dla przejścia z glicerolu do skóry β = 99,7%.

Absorpcja ultradźwięków w różnych mediach.

W ośrodkach jednorodnych ultradźwięki są pochłaniane, jak każdy rodzaj promieniowania - zgodnie z prawem funkcja wykładnicza:

Wartość L' - zwana warstwą połowiczną absorpcji - to odległość, przy której natężenie fali zmniejsza się o połowę. Warstwa półpochłaniająca zależy od częstotliwości ultradźwięków i samej tkanki - obiektu. Wraz ze wzrostem częstotliwości wartość L 1/2 -maleje. Dla różnych tkanek ciała zachodzą następujące wartości stopnia absorpcji ultradźwięków:

Substancja	Woda	Krew	Chrząstka	Kość
L	300 cm	2 - 8 cm	0,24 cm	0,05 cm

Wpływ ultradźwięków na tkanki ciała.

Istnieją trzy rodzaje działania ultradźwięków:

mechaniczny,

termiczny,

Chemiczny.

Stopień wpływu tego lub innego typu zależy od intensywności. W związku z tym w medycynie istnieją trzy poziomy natężeń ultradźwięków:

1 poziom - do 1,5 W/cm2,

poziom 2 - od 1,5 do 3 W/cm2,

Poziom 3 - od 3 do 10 W/cm2.

Wszystkie trzy rodzaje oddziaływania ultradźwięków na tkanki związane są ze zjawiskiem kawitacji - są to krótkotrwałe (połowa okresów oscylacji cząstek ośrodka) pojawianie się mikroskopijnych ubytków w miejscach rozrzedzenia ośrodka. Wnęki te są wypełnione parą cieczy, a w fazie wysokie ciśnienie krwi(druga połowa okresu oscylacji cząstek ośrodka), powstałe wnęki zapadają się. Przy dużych natężeniach fal zapadnięcie się wnęk z zawartymi w nich oparami cieczy może prowadzić do destrukcyjnego efektu mechanicznego. Naturalnie zapadnięciu się mikrownęk towarzyszy efekt termiczny. Proces zapadania się mikrowgłębień jest również związany z chemicznym działaniem ultradźwięków, ponieważ w tym przypadku cząstki ośrodka osiągają duże prędkości ruchu translacyjnego, co może powodować zjawisko jonizacji, pęknięcia wiązania chemiczne, powstawanie rodników. Powstałe rodniki mogą wchodzić w interakcje z białkami, lampidami, kwasy nukleinowe i powodować niepożądane skutki o charakterze chemicznym.

6. Cechy przepływu krwi przez duże naczynia, średnie i małe naczynia, naczynia włosowate;
przepływ krwi podczas zwężenia naczyń, efekty dźwiękowe.

Szybkość przepływu krwi w różnych naczyniach jest różna. Orientacyjne wartości tej prędkości przedstawiono w tabeli. 2.1.

Tabela 2.1. Prędkość i ciśnienie krwi w różnych naczyniach

Na pierwszy rzut oka wydaje się, że podane wartości są sprzeczne z równaniem ciągłości – w cienkich naczyniach włosowatych prędkość przepływu krwi jest mniejsza niż w tętnicach. Ta rozbieżność jest jednak oczywista. Chodzi o to, że w tabeli 2.1 pokazuje średnicę jednego naczynia, ale gdy naczynia rozgałęziają się, powierzchnia każdego z nich maleje, a całkowita powierzchnia rozgałęzień wzrasta. Tak więc całkowita powierzchnia wszystkich naczyń włosowatych (około 2000 cm2) jest setki razy większa niż powierzchnia aorty - to tłumaczy tak niską prędkość krwi w naczyniach włosowatych (500 - 600 razy mniejszą niż w aorcie ).

W przyszłości, gdy naczynia włosowate połączą się w żyłki, w żyły, aż do żyły głównej, całkowite światło naczyń ponownie się zmniejszy, a szybkość przepływu krwi ponownie wzrośnie. Jednak z wielu powodów prędkość przepływu krwi w momencie wejścia żyły głównej do serca nie wzrasta do wartości początkowej, ale do około ½ (ryc. 2.7).

aorta tętnice tętniczki naczynia włosowate żyłki żyły żyła główna

Ryż. 2.7. Rozkład prędkości przepływu krwi na różnych oddziałach

układu sercowo-naczyniowego

W naczyniach włosowatych i żyłach przepływ krwi jest stały, w innych częściach układu sercowo-naczyniowego fale pulsacyjne.

Fala podwyższonego ciśnienia rozchodząca się przez aortę i tętnice, spowodowana wyrzutem krwi z lewej komory serca podczas skurczu, nazywana jest falą tętna.

Kiedy mięsień sercowy kurczy się (skurcz), krew jest wyrzucana z serca do aorty i tętnic od niego wychodzących. Gdyby ściany tych naczyń były sztywne, ciśnienie powstające we krwi u wylotu serca byłoby przenoszone na obwód z prędkością dźwięku. Jednak elastyczność ścian naczyń prowadzi do tego, że podczas skurczu krew wypychana przez serce rozciąga aortę, tętnice i tętniczki. Duże naczynia podczas skurczu odbierają więcej krwi niż przepływa na obwód. Ciśnienie skurczowe (PC) osoby wynosi zwykle około 16 kPa. Podczas relaksacji serca (rozkurczu) rozszerzone naczynia krwionośne ustępują, a energia potencjalna przekazywana im przez serce przez krew jest przekształcana w energię kinetyczną przepływu krwi, przy zachowaniu ciśnienia rozkurczowego (RD) około 11 kPa.

R, Pa R, Pa

1 - w aorcie 2 - w tętniczkach

Ryż. 2.8. Wahania ciśnienia w naczyniach podczas przechodzenia fal tętna

Amplituda fali tętna P 0 (x) (ciśnienie tętna) to różnica między maksymalnymi i minimalnymi wartościami ciśnienia w danym punkcie naczynia (x). Na początku aorty amplituda fali Р 0, max jest równa różnicy między ciśnieniem skurczowym (Р С) i rozkurczowym (Р D): Р 0, max = Р С - Р D. Tłumienie ciśnienia Amplitudę fali tętna podczas jej propagacji wzdłuż naczyń można przedstawić zależnością:

gdzie β jest współczynnikiem tłumienia, który rośnie wraz ze zmniejszaniem się promienia naczynia.

Zmierzona eksperymentalnie prędkość propagacji fali tętna wynosi » 6 - 8 m/s, czyli 20 - 30 razy więcej niż prędkość ruchu cząstek krwi = 0,3 - 0,5 m/s. W czasie wydalania krwi z komór (czas skurczu) t s \u003d 0,3 s fala tętna ma czas na propagację na odległość

L p \u003d t s "2m,

to znaczy, aby pokryć wszystkie duże naczynia - aortę i tętnice. Oznacza to, że czoło fali tętna dotrze do kończyn przed rozpoczęciem spadku ciśnienia w aorcie.

Eksperymentalne określenie prędkości fali tętna jest podstawą diagnozowania stanu naczyń krwionośnych. Wraz z wiekiem elastyczność naczyń krwionośnych wzrasta 2-3 razy, a co za tym idzie, zwiększa się również prędkość fali tętna.

Jak wynika z eksperymentów i ogólnych wyobrażeń dotyczących pracy serca, fala tętna nie jest sinusoidalna.

(harmoniczna) (rys. 2.9).

1 - tętnica po przejściu 2 - przechodzi przez tętnicę

fala tętna przód fali tętna

3 - fala tętna w tętnicy 4 - spadek wysokiego ciśnienia krwi

Ryż. 2.9. Profil tętnicy podczas przechodzenia fali tętna.

Szybkość fali tętna na dużych statkach zależy od ich parametrów w następujący sposób (wzór Moensa-Kortewega):

, gdzie E jest modułem sprężystości (moduł Younga); ρ jest gęstością substancji naczynia; h jest grubością ścianki naczynia; d jest średnicą naczynia.

Interesujące jest porównanie tego wzoru z wyrażeniem na prędkość propagacji dźwięku w cienkim pręcie:

, E - moduł Younga; ρ - gęstość substancji pręcika

U ludzi wraz z wiekiem zwiększa się moduł elastyczności naczyń krwionośnych, dlatego wzrasta również prędkość fali tętna.

Wraz z falą tętna w układzie „naczynie-krew” mogą się również rozchodzić fale dźwiękowe, których prędkość jest bardzo duża w porównaniu z prędkością ruchu cząstek krwi i prędkością fali tętna. Tak więc w układzie naczynie-krew można wyróżnić trzy główne procesy ruchu:

1) ruch cząstek krwi (=0,5 m/s);

2) propagacja fali tętna (~10 m/s);

3) propagacja fal dźwiękowych (~1500 m/s).

Przepływ krwi w tętnicach jest zwykle laminarny, z niewielkimi turbulencjami występującymi w pobliżu zastawek. W patologii, gdy lepkość jest mniejsza niż normalna, liczba Reynoldsa może przekroczyć wartość krytyczną i ruch stanie się turbulentny. Przepływ turbulentny wiąże się z dodatkowym zużyciem energii podczas ruchu płynu, co w przypadku krwi prowadzi do dodatkowej pracy serca.

Hałas generowany przez turbulentny przepływ krwi może być wykorzystany do diagnozowania chorób. Hałas ten jest słyszalny na tętnicy ramiennej podczas pomiaru ciśnienia krwi metodą dźwiękową Korotkoffa.

Przepływ powietrza w jamie nosowej jest zwykle laminarny. Jednak przy stanach zapalnych lub innych nieprawidłowościach może stać się turbulentny, co pociągnie za sobą dodatkową pracę mięśni oddechowych.

Przejście od przepływu laminarnego do turbulentnego następuje nie tylko przy przepływie w rurze (kanale), ale jest charakterystyczne dla prawie wszystkich przepływów płynu lepkiego. W szczególności przepływ płynu wokół profilu statku lub łodzi podwodnej, ciała ryby lub skrzydła samolotu lub ptaka również charakteryzuje się przejściem laminarno-turbulentnym, natomiast charakterystyczną wielkością opływowego korpusu i stałą w zależności od kształtu ciała należy ją podstawić do formuły.

Podobne informacje.

Prędkość propagacji ultradźwięków w betonie waha się od 2800 do 4800 m/s, w zależności od jego struktury i wytrzymałości (tab. 2.2.2).

Tabela 2.2.2

Materiał	ρ, g/cm3	v p p , m/s

Stal	7.8
Duraluminium	2.7
Miedź	8.9
pleksiglas	1.18
Szkło	3.2
Powietrze	1,29x10-3
Woda	1.00
Przenieś olej	0.895
Parafina	0.9
Guma	0.9
Granit	2.7
Marmur	2.6
Beton (ponad 30 dni)	2.3-2.45	2800-4800
Cegła:
krzemian	1.6-2.5	1480-3000
glina	1.2-2.4	1320-2800
Rozwiązanie:
cement	1.8-2.2	1930-3000
Limonka	1.5-2.1	1870-2300

Pomiar takiej prędkości na stosunkowo niewielkich obszarach (średnio 0,1-1 m) jest stosunkowo złożonym problemem technicznym, który można rozwiązać tylko przy wysokim poziomie rozwoju elektroniki radiowej. Spośród wszystkich istniejących metod pomiaru prędkości propagacji ultradźwięków, pod względem możliwości ich zastosowania do badań materiały budowlane, można wyróżnić:

Metoda interferometru akustycznego;

metoda rezonansowa;

Metoda fali biegnącej;

metoda impulsowa.

Do pomiaru prędkości ultradźwięków w betonie najczęściej stosuje się metodę impulsową. Polega ona na wielokrotnym wysyłaniu do betonu krótkich impulsów ultradźwiękowych z częstotliwością powtarzania 30-60 Hz i mierzeniu czasu propagacji tych impulsów na pewną odległość, tzw.

Dlatego w celu określenia prędkości ultradźwięków konieczne jest zmierzenie odległości przebytej przez impuls (podstawa sondująca) oraz czasu rozchodzenia się ultradźwięków z miejsca emisji do odbioru. Podstawę dźwięku można zmierzyć dowolnym urządzeniem z dokładnością do 0,1 mm. Czas propagacji ultradźwięków w większości nowoczesnych urządzeń mierzy się wypełniając bramki elektroniczne impulsami zliczającymi o wysokiej częstotliwości (do 10 MHz), których początek odpowiada chwili emisji impulsu, a koniec odpowiada chwili jego nadejścia w odbiorniku. Uproszczony schemat funkcjonalny takiego urządzenia pokazano na ryc. 2.2.49.

Schemat działa w następujący sposób. Główny oscylator 1 generuje impulsy elektryczne o częstotliwości od 30 do 50 Hz, w zależności od konstrukcji urządzenia, i uruchamia generator wysokiego napięcia 2, który generuje krótkie impulsy elektryczne o amplitudzie 100 V. Impulsy te wchodzą do emitera , w którym wykorzystując efekt piezoelektryczny zamieniane są na pakiet (od 5 do 15 sztuk) drgań mechanicznych o częstotliwości 60-100 kHz i wprowadzane poprzez smarowanie akustyczne do kontrolowanego produktu. W tym samym czasie otwiera się bramka elektroniczna, która jest wypełniona zliczającymi impulsami i wyzwalany jest skaner, rozpoczyna się ruch wiązki elektronów wzdłuż ekranu kineskopu (CRT).

Ryż. 2.2.49. Uproszczony schemat funkcjonalny urządzenia ultradźwiękowego:

1 - generator główny; 2 - generator impulsów elektrycznych wysokiego napięcia; 3 - emiter impulsów ultradźwiękowych; 4 - pozycja kontrolowana; 5 - odbiornik; 6 - wzmacniacz; 7 - generator formowania bramek; 8 - generator impulsów zliczających; 9 - skaner; 10 - wskaźnik; 11 - procesor; 12 - blok wejściowy współczynnika; 13 - cyfrowy wskaźnik wartości t,V,R

Fala czołowa pakietu ultradźwiękowych drgań mechanicznych, po przejściu przez kontrolowany iloczyn długości L, w czasie t, wchodzi do odbiornika 5, w którym jest przetwarzana na pakiet impulsów elektrycznych.

Przychodzący impuls impulsów jest wzmacniany we wzmacniaczu 6 i wchodzi do pionowego skanera w celu wizualnej kontroli na ekranie CRT, a pierwszy impuls tego impulsu zamyka bramkę, zatrzymując dostęp impulsów zliczających. W ten sposób bramki elektroniczne były otwarte na zliczanie impulsów od momentu wyemitowania drgań ultradźwiękowych do momentu ich dotarcia do odbiornika, tj. czas t. Następnie licznik zlicza ilość impulsów zliczających, które wypełniły bramę, a wynik wyświetla się na wskaźniku 13.

Niektóre nowoczesne urządzenia, takie jak „Pulsar-1.1”, mają procesor i jednostkę wejściową współczynnika, za pomocą których rozwiązywane jest równanie analityczne zależności „prędkość-wytrzymałość” oraz czas t, prędkość V i wytrzymałość betonu R są wyświetlane na wyświetlaczu cyfrowym.

Do pomiaru prędkości propagacji ultradźwięków w betonie i innych materiałach budowlanych w latach 80-tych zastosowano urządzenia ultradźwiękowe UKB-1M, UK-10P, UK-10PM, UK-10PMS, UK-12P, UF-90PT, Beton-5. produkowane, które same dobrze polecamy.

Na ryc. 2.2.50 przedstawia ogólny widok urządzenia UK-10PMS.

Ryż. 2.2.50. Urządzenie ultradźwiękowe UK-10PMS

Czynniki wpływające na szybkość propagacji ultradźwięków w betonie

Wszystkie materiały w przyrodzie można podzielić na dwie duże grupy, stosunkowo jednorodne i o dużym stopniu niejednorodności lub niejednorodności. Stosunkowo jednorodne materiały obejmują materiały takie jak szkło, woda destylowana i inne materiały o stałej gęstości w normalnych warunkach i bez wtrąceń powietrza. Dla nich prędkość propagacji ultradźwięków w normalnych warunkach jest prawie stała. W materiałach niejednorodnych, do których należy większość materiałów budowlanych, w tym beton, struktura wewnętrzna, oddziaływanie mikrocząstek i dużych elementów składowych nie jest stała zarówno pod względem objętości, jak i czasu. W ich strukturze znajdują się mikro- i makropory, pęknięcia, które mogą być suche lub wypełnione wodą.

Wzajemne ułożenie dużych i małych cząstek jest również niestabilne. Wszystko to prowadzi do tego, że gęstość i szybkość rozchodzenia się w nich ultradźwięków nie są stałe i wahają się w szerokim zakresie. W tabeli. 2.2.2 pokazuje wartości gęstości ρ i prędkości propagacji ultradźwięków V dla niektórych materiałów.

Następnie zastanowimy się, jak zmiany parametrów betonu, takich jak wytrzymałość, skład i rodzaj kruszywa grubego, ilość cementu, wilgotność, temperatura oraz obecność zbrojenia wpływają na szybkość propagacji ultradźwięków w betonie. Wiedza ta jest niezbędna do obiektywnej oceny możliwości badania wytrzymałości betonu metodą ultradźwiękową, a także do wyeliminowania szeregu błędów w sterowaniu związanych ze zmianą tych czynników.

Wpływ wytrzymałości betonu

Badania eksperymentalne pokazują, że wraz ze wzrostem wytrzymałości betonu wzrasta prędkość ultradźwięków.

Tłumaczy się to tym, że wartość szybkości, podobnie jak wartość wytrzymałości, zależy od stanu wiązań wewnątrzstrukturalnych.

Jak widać z wykresu (rys. 2.2.51), zależność „prędkość-wytrzymałość” dla betonu o różnym składzie nie jest stała, z czego wynika, że oprócz wytrzymałości wpływają na tę zależność również inne czynniki.

Ryż. 2.2.51. Związek między prędkością ultradźwiękową V a wytrzymałością R c dla betonów o różnym składzie

Niestety, niektóre czynniki bardziej wpływają na prędkość ultradźwięków niż siłę, co jest jedną z poważnych wad metody ultradźwiękowej.

Jeśli weźmiemy beton o stałym składzie i zmienimy wytrzymałość przyjmując różne W/C, to wpływ innych czynników będzie stały, a prędkość ultradźwięków zmieni się tylko od wytrzymałości betonu. W takim przypadku zależność „prędkość-siła” stanie się bardziej wyraźna (rys. 2.2.52).

Ryż. 2.2.52. Zależność „prędkość-wytrzymałość” dla stałego składu betonu, uzyskana w zakładzie wyrobów betonowych nr 1 w Samarze

Wpływ rodzaju i marki cementu

Porównując wyniki badań betonów na zwykłym cemencie portlandzkim i na innych cementach można stwierdzić, że skład mineralogiczny ma niewielki wpływ na zależność „prędkość-wytrzymałość”. Główny wpływ ma zawartość krzemianu trójwapniowego oraz stopień rozdrobnienia cementu. Istotniejszym czynnikiem wpływającym na relację „prędkość-wytrzymałość” jest zużycie cementu na 1 m 3 betonu, tj. jego dawkowanie. Wraz ze wzrostem ilości cementu w betonie prędkość ultradźwięków rośnie wolniej niż wytrzymałość mechaniczna betonu.

Tłumaczy się to tym, że podczas przechodzenia przez beton ultradźwięki rozchodzą się zarówno w kruszywie grubym, jak iw części zaprawy łączącej granulki kruszywa, a jego prędkość w większym stopniu zależy od prędkości propagacji w kruszywie grubym. Jednak wytrzymałość betonu zależy głównie od wytrzymałości składnika zaprawy. Wpływ ilości cementu na wytrzymałość betonu i prędkość ultradźwięków pokazano na ryc. 2.2.53.

Ryż. 2.2.53. Wpływ dawki cementu na zależność

„prędkość-siła”

1 - 400 kg / m3; 2 - 350 kg / m3; 3 - 300 kg / m3; 4 - 250 kg / m3; 5 - 200 kg/m3

Wpływ stosunku wodno-cementowego

Wraz ze spadkiem W / C odpowiednio wzrasta gęstość i wytrzymałość betonu, wzrasta prędkość ultradźwięków. Wraz ze wzrostem W / C obserwuje się odwrotną zależność. W związku z tym zmiana W / C nie wprowadza znaczących odchyleń w ustalonej zależności "wytrzymałość-prędkość. Dlatego przy konstruowaniu krzywych kalibracyjnych do zmiany wytrzymałości betonu zaleca się stosowanie różnych W / C.

Zobacz wpływoraz ilość grubego kruszywa

Rodzaj i ilość gruboziarnistego wypełniacza mają istotny wpływ na zmianę zależności „prędkość-wytrzymałość”. Szybkość ultradźwięków w kruszywie, zwłaszcza w takim jak kwarc, bazalt, twardy wapień, granit, jest znacznie większa niż szybkość jego propagacji w betonie.

Rodzaj i ilość grubego kruszywa również wpływają na wytrzymałość betonu. Ogólnie przyjmuje się, że im mocniejsze kruszywo, tym wyższa wytrzymałość betonu. Czasem jednak trzeba sobie z tym poradzić, gdy użycie mniej wytrzymałego tłucznia, ale o chropowatej powierzchni, pozwala na uzyskanie betonu o wyższej wartości Re niż przy zastosowaniu trwałego żwiru, ale o gładkiej powierzchni.

Przy niewielkiej zmianie zużycia tłucznia, wytrzymałość betonu nieznacznie się zmienia. Jednocześnie taka zmiana ilości gruboziarnistego wypełniacza ma duży wpływ na prędkość ultradźwięków.

W miarę nasycania betonu kruszonym kamieniem wzrasta wartość prędkości ultradźwięków. Rodzaj i ilość kruszywa gruboziarnistego bardziej niż inne czynniki wpływają na wiązanie „prędkość - wytrzymałość” (ryc. 2.2.54 - 2.2.56)

Ryż. 2.2.54. Wpływ obecności kruszywa grubego na zależność „prędkość-siła”:

1 - kamień cementowy; 2 - beton o wielkości kruszywa do 30 mm

Ryż. 2.2.55. Zależność „prędkość-wytrzymałość” dla betonów o różnej miałkości kruszywa: 1-1 mm; 2-3 mm; 3-7 mm; 4-30 mm

Ryż. 2.2.56. Zależność „prędkość-wytrzymałość” dla betonu z wypełniaczem od:

1-piaskowiec; 2-wapień; 3-granit; 4-bazaltowy

Z wykresów widać, że wzrost ilości tłucznia na jednostkę objętości betonu lub wzrost prędkości ultradźwięków w nim prowadzi do zwiększenia prędkości ultradźwięków w betonie intensywniej niż wytrzymałości.

Wpływ wilgotności i temperatury

Wilgotność betonu ma niejednoznaczny wpływ na jego wytrzymałość i prędkość ultradźwiękową. Wraz ze wzrostem wilgotności betonu wytrzymałość na ściskanie zmniejsza się z powodu zmiany wiązań międzykrystalicznych, ale zwiększa się prędkość ultradźwięków, ponieważ pory powietrzne i mikropęknięcia są wypełnione wodą, a szybciej w wodzie niż w powietrzu.

Temperatura betonu w zakresie 5-40 ° C praktycznie nie wpływa na wytrzymałość i szybkość, ale wzrost temperatury stwardniałego betonu poza podanym zakresem prowadzi do spadku jego wytrzymałości i prędkości ze względu na wzrost wewnętrznej mikropęknięcia.

W ujemnych temperaturach prędkość ultradźwięków wzrasta z powodu przemiany niezwiązanej wody w lód. Dlatego nie zaleca się określania wytrzymałości betonu metodą ultradźwiękową w temperaturze ujemnej.

Propagacja ultradźwięków w betonie

Beton w swojej strukturze jest materiałem niejednorodnym, w skład którego wchodzi część zaprawy oraz grube kruszywo. Z kolei część zaprawy to utwardzony kamień cementowy z dodatkiem cząstek piasku kwarcowego.

W zależności od przeznaczenia betonu i jego właściwości wytrzymałościowych zmienia się stosunek cementu, piasku, tłucznia kamiennego i wody. Oprócz zapewnienia wytrzymałości skład betonu zależy od technologii wytwarzania wyrobów żelbetowych. Na przykład przy technologii produkcji kaset wymagana jest większa plastyczność mieszanki betonowej, co jest osiągane przez zwiększone zużycie cementu i wody. W takim przypadku zwiększa się część zaprawy betonu.

W przypadku technologii ławowej, zwłaszcza do natychmiastowego zdzierania, stosuje się mieszanki sztywne o zmniejszonym zużyciu cementu.

Względna objętość kruszywa grubego w tym przypadku wzrasta. W konsekwencji, przy tych samych właściwościach wytrzymałościowych betonu, jego skład może się różnić w szerokich granicach. Na kształtowanie się struktury betonu ma wpływ technologia wytwarzania wyrobów: jakość mieszania mieszanki betonowej, jej transport, zagęszczenie, obróbka termiczna i zawilgocenie podczas twardnienia. Wynika z tego, że na właściwość stwardniałego betonu wpływa wiele czynników, wpływ ten jest niejednoznaczny i ma charakter przypadkowy. Wyjaśnia to wysoki stopień niejednorodności betonu zarówno pod względem składu, jak i jego właściwości. Niejednorodność i różne właściwości betonu znajdują również odzwierciedlenie w jego właściwościach akustycznych.

Obecnie, pomimo licznych prób, nie opracowano jeszcze ujednoliconego schematu i teorii propagacji ultradźwięków przez beton, co wyjaśnia ) Przede wszystkim obecność powyższych licznych czynników, które w różny sposób wpływają na wytrzymałość i właściwości akustyczne betonu. Sytuację tę pogarsza fakt, że nie jest jeszcze rozwinięta ogólna teoria propagacja drgań ultradźwiękowych przez materiał z wysoki stopień niejednorodność. Jest to jedyny powód, dla którego prędkość ultradźwięków w betonie jest określana jak dla materiału jednorodnego wzorem

gdzie L to droga przebyta przez ultradźwięki, m (podstawa);

t to czas spędzony na przejściu tej ścieżki, μs.

Rozważmy bardziej szczegółowo schemat propagacji ultradźwięków pulsacyjnych przez beton, jak przez niejednorodny materiał. Ale najpierw ograniczymy obszar, w którym nasze rozumowanie będzie ważne, biorąc pod uwagę skład mieszanki betonowej, która najczęściej występuje w zakładach żelbetowych i na budowach, składająca się z cementu, piasku rzecznego, kruszywa grubego i wody. W takim przypadku założymy, że wytrzymałość kruszywa grubego jest wyższa niż wytrzymałość betonu. Dzieje się tak przy zastosowaniu wapienia, marmuru, granitu, dolomitu i innych skał o wytrzymałości około 40 MPa jako grubego kruszywa. Załóżmy warunkowo, że stwardniały beton składa się z dwóch składników: względnie jednorodnej części zaprawy o gęstości ρ i prędkości V oraz grubego kruszywa o ρ i V .

Biorąc pod uwagę powyższe założenia i ograniczenia, beton stwardniały można uznać za ośrodek stały o impedancji akustycznej:

Rozważmy schemat propagacji fali ultradźwiękowej głowicy od emitera 1 do odbiornika 2 przez stwardniały beton o grubości L (rys. 2.2.57).

Ryż. 2.2.57. Schemat propagacji fali ultradźwiękowej głowy

w betonie:

1 - emiter; 2 - odbiornik; 3 - warstwa kontaktowa; 4 - propagacja fali w granulkach; 5 - propagacja fali w części roztworu

Fala ultradźwiękowa czołowa z emitera 1 wchodzi najpierw w warstwę kontaktową 3 znajdującą się pomiędzy powierzchnią promieniującą a betonem. Aby przejść przez warstwę kontaktową fali ultradźwiękowej, musi być ona wypełniona płynem przewodzącym lub smarem, który jest najczęściej używany jako wazelina techniczna. Po przejściu przez warstwę kontaktową (w czasie t 0) fala ultradźwiękowa zostaje częściowo odbita w przeciwnym kierunku, a reszta wejdzie w beton. Im cieńsza warstwa kontaktowa w porównaniu do długości fali, tym mniejsza część fali zostanie odbita.

Po wejściu w grubość betonu fala czołowa zacznie się rozprzestrzeniać w zaprawowej części betonu na obszarze odpowiadającym średnicy emitera. Po przejechaniu pewnej odległości Δ l 1, po czasie Δ t 1 fala czołowa na pewnym obszarze napotka jedną lub więcej gruboziarnistych granulek kruszywa, częściowo od nich odbitych, a większość z nich wejdzie w granulki i zacznie się w nich rozprzestrzeniać. Pomiędzy granulkami fala będzie nadal rozprzestrzeniać się przez część roztworu.

Biorąc pod uwagę przyjęty warunek, że prędkość ultradźwięków w materiale z dużego kruszywa jest większa niż w części zaprawy, odległość d, równa średniej wartości średnicy tłucznia, fali, która rozchodziła się przez granule przy prędkość V 2 będzie pierwsza, a fala, która przeszła przez część moździerzową, będzie opóźniona.

Po przejściu przez pierwsze grube granulki kruszywa fala zbliży się do granicy z częścią zaprawy, zostanie częściowo odbita, a częściowo wejdzie do niej. W tym przypadku granulki, przez które przeszła fala czołowa, można dalej uważać za elementarne sferyczne źródła promieniowania fali ultradźwiękowej do części zaprawy betonowej, do której można zastosować zasadę Huygensa.

Po przejściu przez roztwór minimalnej odległości pomiędzy sąsiednimi granulkami, fala czołowa wejdzie w nie i zacznie się przez nie propagować, zamieniając je w kolejne źródła elementarne. Tak więc po czasie t, po przejściu całej grubości betonu L i drugiej warstwy kontaktowej 3, fala czołowa wejdzie do odbiornika 2, gdzie zostanie przetworzona na sygnał elektryczny.

Z rozważanego schematu wynika, że fala czołowa od emitera 1 do odbiornika 2 rozchodzi się wzdłuż ścieżki przechodzącej przez granulki kruszywa grubego i część zaprawy łączącą te granulki, a droga ta jest wyznaczana z warunku minimalnego czasu spędzonego t .

Stąd czas t to

gdzie jest czas spędzony na przejściu części zaprawy łączącej granulki;

Czas potrzebny na przejście przez granulki. Droga L przebyta przez ultradźwięki jest równa

gdzie: to całkowita droga, jaką przebyła fala czołowa przez część moździerza;

Całkowita droga przebyta przez falę czołową przez granulki.

Całkowita odległość L, jaką pokona fala dziobowa, może być większa niż odległość geometryczna między nadajnikiem a odbiornikiem, ponieważ fala rozchodzi się po torze maksymalnej prędkości, a nie na minimalnej odległości geometrycznej.

Czas, w którym ultradźwięki przechodzą przez warstwy kontaktowe, należy odjąć od całkowitego zmierzonego czasu.

Fale, które podążają za falą czołową, również rozchodzą się po torze z maksymalną prędkością, ale podczas swojego ruchu napotkają fale odbite od granicy między gruboziarnistymi granulkami kruszywa a częścią zaprawy. Jeżeli średnica granulek jest równa długości fali lub jej połowie, to wewnątrz granulki może wystąpić rezonans akustyczny. Efekt interferencji i rezonansu można zaobserwować w analizie spektralnej wiązki fal ultradźwiękowych przechodzących przez beton o różnej wielkości kruszywa.

Rozważany powyżej schemat propagacji fali czołowej pulsującego ultradźwięku obowiązuje tylko dla betonów o właściwościach wskazanych na początku sekcji, tj. wytrzymałość mechaniczna i szybkość propagacji ultradźwięków w materiale, z którego uzyskuje się grube granulki kruszywa przewyższają wytrzymałość i szybkość w zaprawowej części betonu. Takie właściwości posiada większość betonów stosowanych w zakładach żelbetowych i na budowach, które wykorzystują kamień łamany z wapienia, marmuru, granitu. W przypadku keramzytu, pianobetonu, betonu z wypełniaczem tufowym schemat propagacji ultradźwięków może być inny.

Ważność rozważanego schematu potwierdzają eksperymenty. Tak więc z ryc. 2.2.54 można zauważyć, że gdy do części cementowej zostanie dodana pewna ilość pokruszonego kamienia, prędkość ultradźwięków wzrasta z niewielkim wzrostem (a czasem spadkiem) wytrzymałości betonu.

Na ryc. 2.2.56 zauważalne jest, że wraz ze wzrostem prędkości ultradźwięków w materiale gruboziarnistego kruszywa wzrasta jego prędkość w betonie.

Wzrost prędkości w betonie z większymi kruszywami (ryc. 2.2.55) jest również wyjaśniony przez ten schemat, ponieważ wraz ze wzrostem średnicy droga ultradźwięków przez materiał kruszywa wydłuża się.

Zaproponowany schemat propagacji ultradźwięków pozwoli na obiektywną ocenę możliwości ultradźwiękowej metody defektoskopii i kontroli wytrzymałości betonu.

Dział fizyki ultradźwięków jest dość w pełni omówiony w wielu współczesnych monografiach dotyczących echografii. Skupimy się tylko na niektórych właściwościach ultradźwięków, bez których wiedzy nie da się zrozumieć procesu uzyskiwania obrazowania ultrasonograficznego.

Prędkość ultradźwięków i specyficzna odporność na fale tkanek ludzkich (według V.N. Demidova)

Fala ultradźwiękowa po osiągnięciu granicy dwóch mediów może ulec odbiciu lub przejść dalej. Współczynnik odbicia ultradźwięków zależy od różnicy oporu ultradźwiękowego na granicy między mediami: im większa ta różnica, tym silniejszy stopień odbicia. Stopień odbicia zależy od kąta padania wiązki na interfejs mediów: im bardziej kąt zbliża się do linii prostej, tym silniejszy stopień odbicia.

Wiedząc to, można znaleźć optymalną częstotliwość ultradźwiękową, która daje maksymalną rozdzielczość przy wystarczającej mocy penetracji.

Podstawowe zasady, na których opiera się działanie ultradźwiękowego sprzętu diagnostycznego, - to jest Rozpiętość oraz odbicie ultradźwięków.

Zasada działania diagnostycznych urządzeń USG polega na: odbicie drgań ultradźwiękowych z granic tkanek o określonej wartości oporności akustycznej. Uważa się, że odbicie fal ultradźwiękowych na granicy faz występuje, gdy różnica między gęstościami akustycznymi mediów wynosi co najmniej 1%. Wielkość odbicia fal dźwiękowych zależy od różnicy gęstości akustycznej na granicy między mediami, a stopień odbicia zależy od kąta padania wiązki ultradźwiękowej.

Uzyskiwanie drgań ultradźwiękowych

Wytwarzanie drgań ultradźwiękowych opiera się na bezpośrednim i odwrotnym efekcie piezoelektrycznym, którego istota polega na tym, że gdy na powierzchni kryształu powstają ładunki elektryczne, ten ostatni zaczyna się kurczyć i rozciągać. Zaletą przetworników piezoelektrycznych jest to, że źródło ultradźwięków może jednocześnie służyć jako jego odbiornik.

Schemat budowy czujnika ultradźwiękowego

Czujnik zawiera piezokryształ, na którego powierzchniach zamocowane są elektrody. Za kryształem znajduje się warstwa substancji pochłaniającej ultradźwięki, która rozchodzi się w kierunku przeciwnym do wymaganego. Poprawia to jakość powstałej wiązki ultradźwiękowej. Zazwyczaj wiązka ultradźwiękowa generowana przez przetwornik ma maksymalną moc w centrum i maleje na brzegach, przez co rozdzielczość ultradźwięków jest różna w centrum i na obwodzie. W centrum wiązki zawsze można uzyskać stabilne odbicia od mniej i bardziej gęstych obiektów, podczas gdy na obrzeżach wiązki mogą odbijać się mniej gęste obiekty, a gęstsze obiekty mogą być odbijane jako mniej gęste.

Nowoczesne materiały piezoelektryczne umożliwiają przetwornikom wysyłanie i odbieranie ultradźwięków w szerokim zakresie częstotliwości. Możliwe jest sterowanie kształtem widma sygnału akustycznego, tworząc i utrzymując przebieg Gaussa, który jest bardziej odporny na zniekształcenia pasma częstotliwości i przesunięcie częstotliwości środkowej.

W najnowszych konstrukcjach urządzeń ultradźwiękowych wysoką rozdzielczość i wyrazistość obrazu zapewnia zastosowanie dynamicznego systemu ogniskowania i szerokopasmowego filtra echa do ogniskowania przychodzących i wychodzących wiązek ultradźwiękowych za pomocą mikrokomputera. W ten sposób zapewnione jest idealne profilowanie i wzmocnienie wiązki ultradźwiękowej oraz poprzeczna charakterystyka rozdzielczości obrazu głębokich struktur uzyskanych metodą skanowania sektorowego. Parametry ostrości są ustawiane zgodnie z częstotliwością i typem czujnika. Szerokopasmowy filtr echa zapewnia optymalną rozdzielczość dzięki idealnemu dopasowaniu częstotliwości do pochłaniania echa tkanek miękkich. Zastosowanie wieloelementowych czujników o dużej gęstości pomaga wyeliminować fałszywe echa spowodowane dyfrakcją boczną i tylną.

Dziś na świecie panuje zacięta konkurencja między firmami o tworzenie wysokiej jakości systemów wizualnych, spełniających najwyższe wymagania.

W szczególności firma Acuson Corporation ustanowiła określony standard jakości obrazu i różnorodności klinicznej oraz opracowała platformę 128 XP™, podstawowy moduł ciągłego doskonalenia, który umożliwia klinicystom rozszerzenie zakresu badań klinicznych w zależności od potrzeb.

Platforma wykorzystuje 128 elektronicznie niezależnych kanałów, które mogą być używane jednocześnie do transmisji i odbioru, zapewniając wyjątkową rozdzielczość przestrzenną, kontrast tkanki i jednolitość obrazu w całym polu widzenia.

Ultradźwiękowe przyrządy diagnostyczne dzielą się na trzy klasy: jednowymiarową, dwuwymiarową i trójwymiarową.

W skanerach jednowymiarowych informacja o obiekcie jest prezentowana w jednym wymiarze wzdłuż głębokości obiektu, a obraz jest rejestrowany jako piki pionowe. Amplituda i kształt pików są wykorzystywane do oceny właściwości strukturalnych tkanki i głębokości obszarów odbicia sygnałów echa. Tego typu urządzenie stosuje się w echoencefalografii do określania przemieszczeń struktur pośrodkowych mózgu i formacji objętościowych (płynnych i stałych), w okulistyce - do określania wielkości oka, obecności guzów i ciał obcych, w echopulsografia - do badania pulsacji tętnic szyjnych i kręgowych na szyi oraz ich gałęzi wewnątrzczaszkowych itp. Do tych celów wykorzystywana jest częstotliwość 0,88-1,76 MHz.

Skanery 2D

Skanery 2D dzielą się na urządzenia do skanowania ręcznego i urządzenia skanujące w czasie rzeczywistym.

Obecnie do badania struktur powierzchniowych i narządów wewnętrznych wykorzystywane są wyłącznie instrumenty czasu rzeczywistego, w których informacje są stale odbijane na ekranie, co umożliwia dynamiczne monitorowanie stanu narządu, zwłaszcza podczas badania poruszających się struktur. Częstotliwość pracy tych urządzeń wynosi od 0,5 do 10,0 MHz.

W praktyce częściej stosuje się czujniki o częstotliwości od 2,5 do 8 MHz.

Skanery 3D

Do ich użycia wymagane są określone warunki:

- obecność formacji o zaokrąglonym lub dobrze wyprofilowanym kształcie;

- obecność formacji strukturalnych zlokalizowanych w przestrzeniach płynnych (płód w macicy, gałce ocznej, kamienie w woreczku żółciowym, ciało obce, polip w żołądku lub jelita wypełnione płynem, wyrostek robaczkowy na tle płynu zapalnego, a także wszystkie jamy brzuszne narządy na tle płynu puchlinowego );

- siedzące formacje strukturalne (gałka oczna, prostata itp.).

Zatem biorąc pod uwagę te wymagania, skanery trójwymiarowe mogą być z powodzeniem wykorzystywane do badań w położnictwie, przy patologii objętości jamy brzusznej w celu dokładniejszego odróżnienia od innych struktur, w urologii do badania prostaty w celu różnicowania penetracji strukturalnej kapsułka, w okulistyce, kardiologii, neurologii i angiologii.

Ze względu na złożoność użytkowania, wysoki koszt sprzętu, występowanie wielu warunków i ograniczeń są one obecnie rzadko używane. Jednakże Skanowanie 3D — to jest echografia przyszłości.

Echografia Dopplera

Zasada ultrasonografii dopplerowskiej polega na tym, że częstotliwość sygnału ultradźwiękowego po odbiciu od poruszającego się obiektu zmienia się proporcjonalnie do jego prędkości i zależy od częstotliwości ultradźwięków oraz kąta między kierunkiem propagacji ultradźwięków a kierunkiem przepływu. Metoda ta została z powodzeniem zastosowana w kardiologii.

Metoda ta jest również interesująca w medycynie wewnętrznej ze względu na jej zdolność do dostarczania wiarygodnych informacji o stanie naczyń krwionośnych narządów wewnętrznych bez wprowadzania do organizmu środków kontrastowych.

Coraz częściej stosuje się go w kompleksowym badaniu pacjentów z podejrzeniem nadciśnienia wrotnego we wczesnym jego stadium, w określaniu stopnia zaawansowania zaburzeń krążenia wrotnego, określaniu poziomu i przyczyny blokady w układzie żyły wrotnej, a także w badaniu zmian w obrębie żyły wrotnej przepływ krwi u pacjentów z marskością wątroby podczas podawania leków (beta-blokery, inhibitory ACE itp.).

Wszystkie urządzenia wyposażone są w czujniki ultradźwiękowe dwóch typów: elektromechaniczny i elektroniczny. Oba typy czujników, ale coraz częściej elektroniczne, posiadają modyfikacje do stosowania w różne obszary medycyna w badaniu dorosłych i dzieci.

W wersja klasyczna Stosowane są 4 metody skanowania elektronicznego w czasie rzeczywistym : sektorowe, liniowe, wypukłe i trapezowe, z których każdy charakteryzuje się specyficznymi cechami w stosunku do pola obserwacji. Badacz może wybrać metodę skanowania w zależności od zadania przed nim i lokalizacji.

Skanowanie sektora

Zalety:

- duże pole widzenia przy badaniu głębokich obszarów.

Obszar zastosowań:

– badania czaszkowe noworodków przez duże ciemiączko;

– studia kardiologiczne;

- ogólne badania jamy brzusznej narządów miednicy (zwłaszcza w ginekologii i badaniu prostaty), narządów układu zaotrzewnowego.

Skanowanie linii

Zalety:

- duże pole widzenia przy badaniu płytkich obszarów ciała;

- wysoka rozdzielczość w badaniu głębokich obszarów ciała dzięki zastosowaniu czujnika wieloelementowego;

Obszar zastosowań:

— struktury powierzchni;

— kardiologia;

– badanie narządów miednicy i okolicy okołonerkowej;

- w położnictwie.

Skanowanie wypukłe

Zalety:

- mały obszar kontaktu z powierzchnią ciała pacjenta;

- duże pole obserwacji w badaniu obszarów głębokich.

Obszar zastosowań:

- ogólne badania jamy brzusznej.

Skanowanie trapezowe

Zalety:

- duże pole obserwacji przy badaniu blisko powierzchni ciała i głęboko położonych narządów;

— łatwa identyfikacja przekrojów tomograficznych.

Obszar zastosowań:

— ogólne badania jamy brzusznej;

- położniczy i ginekologiczny.

Oprócz ogólnie przyjętych klasycznych metod skanowania, projekty najnowszych urządzeń wykorzystują technologie, które pozwalają na ich jakościowe uzupełnienie.

Format skanowania wektorowego

Zalety:

— przy ograniczonym dostępie i skanowaniu z przestrzeni międzyżebrowej zapewnia właściwości akustyczne przy minimalnej aperturze czujnika. Format obrazowania wektorowego zapewnia szerszy widok w bliższych i odległych polach.

Zakres jest taki sam jak w przypadku skanowania sektorowego.

Skanowanie w trybie wyboru obszaru powiększenia

Jest to specjalne skanowanie obszaru zainteresowania wybranego przez operatora w celu wzmocnienia akustycznej zawartości informacyjnej obrazu w trybie dwuwymiarowego i kolorowego Dopplera. Wybrany obszar zainteresowania jest wyświetlany z pełnym wykorzystaniem linii akustycznych i rastrowych. Poprawa jakości obrazu wyraża się w optymalnej gęstości linii i pikseli, wyższej rozdzielczości, większej liczbie klatek na sekundę i większym obrazie.

W normalnej sekcji zachowane są te same informacje akustyczne, podczas gdy w zwykłym formacie wyboru obszaru powiększenia RES uzyskuje się powiększenie obrazu ze zwiększoną rozdzielczością i więcej informacji diagnostycznych.

Wizualizacja wielohercowa

Szerokopasmowe materiały piezoelektryczne zapewniają nowoczesnym czujnikom możliwość działania w szerokim zakresie częstotliwości; zapewniają możliwość wyboru określonej częstotliwości z szerokiego pasma częstotliwości dostępnych w czujnikach przy zachowaniu jednorodności obrazu. Technologia ta umożliwia zmianę częstotliwości czujnika jednym naciśnięciem przycisku, bez marnowania czasu na wymianę czujnika. A to oznacza, że jeden czujnik odpowiada dwóm lub trzem konkretnym cechom, co zwiększa wartość i wszechstronność kliniczną czujników (Acuson, Siemens).

Niezbędne informacje ultradźwiękowe w najnowszej instrukcji urządzenia można zamrozić w różnych trybach: tryb B, tryb 2B, 3D, tryb B+B, tryb 4B, tryb M i zarejestrować za pomocą drukarki na specjalnym papierze, na komputerze kaseta lub taśma wideo z komputerowym przetwarzaniem informacji.

Obrazowanie ultrasonograficzne narządów i układów ludzkiego ciała jest stale ulepszane, wciąż otwierają się nowe horyzonty i możliwości, jednak prawidłowa interpretacja otrzymywanych informacji zawsze będzie zależeć od poziomu wykształcenia klinicznego badacza.

W związku z tym często przypominam sobie rozmowę z przedstawicielem firmy Aloca, który przyszedł do nas, aby uruchomić pierwsze urządzenie czasu rzeczywistego Aloca SSD 202 D (1982). Ku mojemu podziwowi, że Japonia opracowała technologię ultradźwiękową wspomaganą komputerowo, odpowiedział: „Komputer jest dobry, ale jeśli inny komputer (wskazując na głowę) nie działa dobrze, to ten komputer jest bezwartościowy”.

1. Szybkość propagacji ultradźwięków zależy od temperatury i ciśnienia w rurociągu. Prędkość ultradźwiękowa przy różne wartości temperaturę wody i ciśnienie atmosferyczne podano w tabeli D.1.

Tabela E.1

Aleksandrov AA, Trakhtengerts MS Właściwości termofizyczne woda pod ciśnieniem atmosferycznym. M. Wydawnictwo norm, 1977, 100s. ( służba publiczna standardowe dane referencyjne. Ser. monografie).

2. Przy użyciu przepływomierza do pomiaru przepływu i objętości wody w systemach zaopatrzenia w wodę i ciepło, prędkość ultradźwięków określa się na podstawie danych w tabeli. E.2 metodą interpolacji liniowej w temperaturze i ciśnieniu według wzoru:

gdzie c(t,P) to prędkość ultradźwięków w płynie przepływającym przez rurociąg, m/s;

c(t1) jest tabelaryczną wartością prędkości ultradźwięków w temperaturze niższej od zmierzonej, m/s;

c(t2) jest tabelaryczną wartością prędkości ultradźwięków w temperaturze wyższej niż zmierzona, m/s;

c(P1) jest tabelaryczną wartością prędkości ultradźwięków przy ciśnieniu mniejszym niż zmierzone, m/s;

c(P2) - wartość tabelaryczna prędkości ultradźwięków przy ciśnieniu większym od zmierzonego, m/s;

t to temperatura wody w rurociągu, ºС;

P to ciśnienie wody w rurociągu, MPa;

t1, t2 - tabelaryczne wartości temperatur, ºС;

P1, P2 - tabelaryczne wartości ciśnienia, MPa;

NOTATKA.

1. Wartości c(t1) i c(t2) wyznacza się z danych w tabeli. D.1. Wartości c(P1) i c(P2) określa się na podstawie danych w tabeli. D 2. w temperaturze najbliższej temperaturze wody w rurociągu.

2. Pomiary temperatury i ciśnienia wody w rurociągu należy wykonywać z błędem nie większym niż odpowiednio ±0,5 ºС i ±0,5 MPa.

Tabela E.2

Kontynuacja tabeli D.2

Aleksandrov AA, Larkin D.K. Eksperymentalne wyznaczanie prędkości ultradźwięków w szerokim zakresie temperatur i ciśnień. Czasopismo „Energia cieplna”, №2, 1976, s.75.

3. W przypadku braku tabel zależności prędkości ultradźwięków od temperatury cieczy, prędkość ultradźwięków można określić za pomocą urządzenia pokazanego na ryc. E.1. Bezpośrednio przed pomiarem prędkości ultradźwiękowej korpus urządzenia (wspornik stalowy) zanurza się w cieczy testowej, a grubościomierz nastawia się na pomiar prędkości ultradźwiękowej. Następnie ultradźwiękowy miernik grubości bezpośrednio mierzy prędkość ultradźwięków.

Do pomiaru prędkości ultradźwięków w cieczy można również wykorzystać urządzenie US-12 IM (SCHO 2.048.045 TO) lub inne typy grubościomierzy.

Rys. E.1. Urządzenie do pomiaru prędkości ultradźwięków w cieczy.