Излучатели и приемники ультразвука

Ультразвуком называют механические колебания и волны (продольные), частоты которых более 20 кГц (верхний предел 200 МГц).

Для генерирования УЗ используются устройства, называемые УЗ- излучателями. Наибольшее распространение получили электромеханические излучатели, основанные на явлении обратного пьезоэлектрического эффекта. Обратный пьезоэффект заключается в механической деформации тел под действием высокочастотного электрического поля. Основной частью такого излучателя является пластина или стержень 1 из вещества с хорошо выраженными пьезоэлектрическими свойствами (кварц, сегнетова соль, керамический материал и т.д.). На поверхность пластины в виде проводящих слоев нанесены электроды 2. Если к электродам приложить переменное электрическое напряжение от генератора 3, то пластина благодаря обратному пьезоэффекту начнет вибрировать, излучая механическую волну соответствующей частоты.

Ультразвук также получается с помощью аппаратов, основанных на использовании явлений магнитострикции (при низких частотах). Магнитострикция заключается в изменении длины (удлинение и укорочение) ферромагнитного стержня, помещенного в высокочастотное магнитное поле, с частотой изменения направления поля.

Приемник УЗ можно создать на основе пьезоэлектрического эффекта (прямой пьезоэффект). В этом случае под действием механической волны (УЗ-волны) возникает деформация кристалла, которая приводит при пьезоэффекте к генерации переменного электрического поля, соответствующее электрическое напряжение может быть измерено.

Рис. 2.

В медицинских приборах генератор ультразвуковых волн одновременно используется и как их приемник. Используются генераторы УЗ колебаний, работающие как в непрерывном, так и в импульсном режимах (например, при эхокардиографии). При непрерывном излучении информацию об исследуемом объекте несет стоячая волна, возникающая при интерференции падающей волны и волны, отраженной от поверхности объекта. При импульсном режиме работы УЗ излучается короткими импульсами. Интервал между ними используется для приема отраженного импульса и определения времени распространения УЗ до исследуемого объекта и обратно. Зная скорость распространения ультразвука V, можно определить глубину Н залегания исследуемого объекта, так как путь S, проходимый волной, равен S = Vt. При определении глубины залегания отражающей поверхности путь, проходимый УЗ, делят пополам: Н = (Vt)/2.

Дата добавления: 2014-01-11