Método común de HIFU para pruebas de campo de sonido

El método de radiación es un método de medición bien establecido que se centra en medir el plano.Placas de cizallamiento de cerámica piezoeléctrica.en un líquido. En 1987, Beissner derivó la fórmula de cálculo de la fuerza de radiación en el objetivo totalmente absorbido en el campo de sonido ultrasónico enfocado bajo el supuesto de que la acústica geométrica, la limitación no difractiva de alta frecuencia y la directiva de campo lejano son funciones rectangulares, cuando La desviación del ángulo ≤ 30 ° es inferior al 0 8%. En 1998, aplicó el método acústico geométrico para derivar la fórmula general de la fuerza de radiación de la ecografía enfocada en el objetivo de la prueba, discutió la fuerza de radiación en el objetivo de reflexión total y el objetivo total de absorción, y el experimento llevado a cabo verificó que la desviación de La potencia de sonido medida por la medición de la energía ultrasónica de 1,6 MHz y el método de calorimetría no fue más del 3%. En 2005, Shaw del Laboratorio Físico Nacional del Reino Unido usó integrales y experimentos de Rayleigh para verificar la validez de la fórmula general. Los resultados fueron bastante consistentes. En 2003, midió el voltaje del amplificador de potencia del ánodo del circuito de la unidad de transductor de HIFU mediante el método de la columna de agua basada en la radiación (agua que mide la presión de radiación acústica o la densidad de energía acústica del punto de medición midiendo la altura de la columna líquida en el TUBO FLEE).

La intensidad del campo de sonido a 200 V a 2600 V indica que el método de la columna de agua puede aumentar el rango de medición del campo de sonido a 2000 con cm 2, pero cuando el voltaje se eleva a un cierto nivel (2600 V), la potencia de sonido es demasiado grande , y la cavitación significativa ocurrirá en el agua. El grupo de burbujas interfiere con el campo de sonido, haciendo que la potencia de sonido de medición sea significativamente inestable y exhibe una tendencia de saturación. En 2004 y 2005, China aprobó la norma nacional de \"Acústica de alta intensidad centrada en la potencia de ultrasonido y la medición de las características de las características de las características de la medición\" y el sistema de tratamiento de ultrasonido enfocado de alta intensidad (HIUFI)\"estándares de la industria, que se centran. Sobre características de ultrasonido y ultrasonido. La idea básica y el método de medición de potencia es encontrar la posición del enfoque de presión de sonido mediante el método de exploración tridimensional de hidrófono, escanee y mida el campo de sonido enfocado, calcule los parámetros geométricos del punto focal y luegoTransductor de placas de cerámica piezoeléctricaMida directamente la presión de sonido a plena potencia en el enfoque. Se recomiendan hidrófonos y métodos de radiación para el estándar.

2 detección de hidrófono

Un hidrófono es un transductor que convierte una señal de presión de sonido subacuática en una señal eléctrica. Cuando la presión (alteración acústica) en el material piezoeléctrico cambia, la distribución de carga dentro del material piezoeléctrico cambia proporcionalmente y se refleja en forma de una señal de voltaje, por lo que puede extraerse por el electrodo en la superficie del elemento cerámico piezoeléctrico. Estos cargos se amplifican mediante un amplificador de voltaje o un amplificador de carga, y el procesamiento de la señal muestra una imagen que refleja la forma de onda de la onda de sonido. Por lo tanto, la medición de la presión de sonido en el campo de sonido ultrasónico se completa de una manera muy directa. Los materiales tradicionales utilizados para la detección de campo de sonido ultrasónica son cerámicas piezoeléctricas y PVDF (fluoruro de polivinilideno).

Las cerámicas piezoeléctricas tienen alta dureza y sensibilidad, y pueden soportar un cierto rango de presión de sonido en el campo HIFU a baja potencia, pero la intensidad del sonido cuando aumenta, la cerámica piezoeléctrica se rompe fácilmente, el rango dinámico lineal es pequeño y la impedancia acústica. es alto, de modo que la hidrófona tenga una cierta interferencia hacia el campo de sonido medido. La impedancia acústica PVDF está cerca de la impedancia acústica del agua, y tiene una buena coincidencia de impedancia acústica con agua, textura suave, procesamiento fácil, propiedades químicas estables, respuesta amplia de frecuencia y excelente linealidad. El rango dinámico es más grande que el de hidrófonos cerámicos piezoeléctricos. Por lo tanto, PVDF se utiliza actualmente en general para la medición. Puede mejorar la respuesta de frecuencia desigual producida por la cerámica piezoeléctrica y reducir la interferencia al campo de sonido medido siempre que la película sea lo suficientemente delgada. PVDF está disponible en tipos de cine y agujas. El diámetro del tipo de película es mayor que 5 cm, mientras que el diámetro de la aguja es inferior a 1 mm, que se daña fácilmente en el campo de sonido HIFU.

El tamaño de la región focal de HIFU es de aproximadamente 1. 1 mm × 2. 1 mm × 3. 2 mm. Por lo tanto, PVDF tiene la desventaja de la baja resolución espacial, y tiene efecto de borde, y el volumen no se puede hacer muy pequeño. Limitación de temperatura, la despolarización ocurre cuando la temperatura alcanza los 60 ° C, la velocidad de reutilización es baja, y la medición de hidrófono requiere un método mecánico para el escaneo de puntos a punto, incluso si está escaneando un plano de 10 × 10 cm, el más rápido también Toma unas pocas horas, por lo que está utilizando algunas líneas simples para describir la distribución de campo de sonido se vuelve inevitable. En 2002, utiliza esferas huecas de cerámica piezoeléctrica de alta frecuencia como hidrófonos, y tiene ventajas únicas en términos de geometría, tamaño y sensibilidad. El diámetro de la pelota es de 0,7 a 1 mm, la frecuencia de resonancia es 1. 8 a 2. 7 MHz, la sensibilidad es el doble de la del hidrófono, y tiene una buena estabilidad.Transductor ultrasónico Placa piezocerámica, y la presión es hidrófono tipo aguja. El dispositivo se considera el sensor ideal para medir los campos de sonido de alta intensidad.

En 2004, se informa de un nuevo tipo de calentador de agua de membrana para la medición de campo de sonido HIFU, lo que indica que el sensor puede medir la alimentación de sonido inmediatamente en el tratamiento con HIFU, lo que garantiza un suministro preciso de energía durante el tratamiento, y la medición de la fuerza de radiación y el agua .come a La medición del receptor, los componentes son duraderos y tienen una pequeña influencia en la temperatura. En 2006, Zanelli y Howard diseñaron un hidrófono que evita efectivamente los daños por la cavitación. La cerámica piezoeléctrica se coloca en un escudo de metal para proporcionar una superficie exterior suave que minimiza la posibilidad de núcleo de cavitación en la superficie. Pequeño, en el agua desionizada desionizada, la medición del campo de sonido del transductor con una frecuencia de 1,50 MHz, un diámetro de 100 mm y una longitud focal de 150 mm ha logrado buenos resultados. Sin embargo, el rango dinámico lineal de cerámica piezoeléctrica es insuficiente, lo que afecta su límite superior para su uso en mediciones de HIFU.