Ultralydstransducere bruges i mange industrielle og medicinske anvendelser. Læs videre for at kende deres vigtigste dele, og hvordan de fungerer.
Transducer
Transducere er specielle instrumenter, der har evnen til at omdanne en energitype til en anden. En transducer er en vigtig komponent i sonografi eller ultralydsafbildning. I sonografi er kameraet en transducer. Når en elektrisk opladning påføres kameraet, konverterer kameraet denne energi til vibrationer. Dette er kendt som piezoelektrisk effekt. Vibrationerne er i form af lydbølger. Kameraet er lavet af forskellige komponenter. Hver af disse komponenter spiller en rolle i produktionen af lydbølger, transmission af disse lydbølger ind i kroppen og modtagelse af ekko fra kroppen.
Piezoelektriske krystaller
Kameraets vigtigste komponenter er piezoelektriske krystaller . Krystallerne i en ultrasonisk transducer er normalt syntetiske krystaller fremstillet af PZT (blyzirkonat titanat). Krystallerne producerer vibrationer, når der påføres spænding til dem. Vibrationsfrekvensen afhænger af mængden af spænding, der påføres kristallerne, og lydbølgernes frekvens afhænger af vibrationsfrekvensen.
Fokus
Krystallen, der bruges i en ultralydstransducer, har en form, der ligner en cirkulær linse. En lydstråle projiceres fra krystallen. Først er lydstrålens diameter den samme som for krystallen. Når bjælkens diameter reduceres til halvdelen af sin oprindelige diameter, nås fokus. Diameteren øges igen efter fokus. For at være i stand til at generere et billede, der er to-dimensionelt, bruger en ultrasonisk transducer masser af piezoelektriske krystaller.
Indstillinger
Det er vigtigt at justere indstillingerne på en ultralydsmaskine. Det er fordi bjælkens naturlige fokus ikke er nok til at få et nøjagtigt billede af bestemte dele. Det krævede fokus afhænger af afstanden mellem transduceren og delen. For at forbedre fokuseringen bruges instrumenter som spejle og linser. Sonografen justerer indstillingerne på ultralydsmaskinen for at kontrollere elektronisk fokusering. Når fokus ændres, anvender den ultralydstransducer spænding på forskellige tidspunkter til forskellige krystaller. Sådan ændres bjælkens fokus.
Akustisk impedans
Akustisk impedans skyldes lydbølgens hastighed og materialets densitet. Lydbølgens hastighed afhænger af den type materiale, den passerer. Det er svært at have en sonogram-læsning, når materialer ikke har den samme akustiske impedans. Det skyldes, at lyden reflekteres tilbage til instrumentet. Mængden af lyd, der reflekteres og overføres gennem kroppen afhænger af forskellen i materialernes akustiske impedanser. Luft og krystal har meget forskellige akustiske impedanser. Derfor vil der ikke blive sendt nogen ultralyd ud over ultralydstransducerens overflade.
Matchende lag
Matchende lag bruges til at gøre den akustiske impedans mellem kroppen og den piezoelektriske krystal så lidt som muligt. Et par af disse lag placeres i midten af transduceren og krystallen. Det første lags og krystalens akustiske impedanser er næsten de samme. Det sidste lags akustiske impedans er næsten det samme som hudens akustiske impedans. Mere lyd overføres til kroppen på grund af denne strategi.
Ultrasonic Gel
Luft er ikke en god lydleder. Og så bruges ultralydgel til at eliminere luften mellem huden og transduceren. Gelen sættes på huden. Ved hjælp af ultralydgel overføres lydbølgerne let ind i kroppen.
Ultralydsafbildning
Et ultralydsbillede produceres ved hjælp af ultralydstransducere og ultralyds lydbølger. Når lydbølgerne rammer væv, reflekteres de. Dette kaldes ekko. Lydbølgerne går tilbage til, hvor de kom fra. De passerer gennem gelen, lagene og krystallen igen. Når bølgerne når krystallen, omdannes de til elektropotentialenergi (spænding). Derefter behandles elektropotentialenergien og omdannes til et ultralydsbillede af de andre komponenter i ultralydsmaskinen.
