Co je ultrazvuková sonda?

Ultrazvuková sonda je typ senzoru, který používá ultrazvuk, který odkazuje na zvuky na frekvencích vyšších, než dokáže lidské ucho detekovat. Díky struktuře ucha může zdravý mladý dospělý člověk vnímat zvuky s frekvencemi až asi 20 kilohertz (kHz), i když přesný práh se liší od osoby k člověku. Ultrazvuk je užitečný, protože může pronikat skrz médium, jako je tělo člověka, a poskytovat informace o jeho vnitřní struktuře. Ultrazvukové sondy se používají pro řadu různých oblastí, jako je diagnostické zobrazování v medicíně a testování kvality v průmyslu.

Když zvuková vlna přechází z jednoho materiálu na jiný materiál s odlišnou hustotou, část zvuku se odráží zpět. Měřením přesných časů, ve kterých se zvukové vlny z ultrazvukové sondy ozvěnou zpět, může sonda určit hloubku různých materiálů v čemkoli, co je skenováno. Frekvence používané ultrazvukovou sondou se mohou velmi lišit v závislosti na jejím použití, od 50 kHz až po 50 megahertzů.

Nejznámější použití ultrazvuku je v medicíně. Ultrazvuková sonda může vytvářet obrazy vnitřních struktur, jako jsou svaly a měkké tkáně, jakož i struktury orgánů. To lze použít při diagnostice pacienta k vyšetření tkání a orgánů na poškození nebo abnormality, k detekci stavu tepen a průtoku krve skrz ně a k identifikaci struktur, jako jsou nádory a ledvinové kameny. Ultrazvuk se také často používá k vytváření snímků plodu, zatímco je v děloze. V mnoha situacích je ultrazvuk upřednostňován před jinými metodami, protože je to neinvazivní způsob, jak vidět vnitřek těla, který nezahrnuje elektromagnetické záření, a tak nevytváří riziko poškození chromozomů způsobené vyšetřovacími metodami, jako jsou rentgenové paprsky. .

Ultrazvuková sonda má některé nevýhody. Ultrazvuk může poskytnout obraz vnějšího povrchu kostí, ale ultrazvukové vlny nepronikají dobře do kosti, a proto nejsou příliš účinné jako způsob zkoumání vnitřku kostí nebo zkoumání mozku lebkou. Ultrazvukové vlny také dobře nešíří plyn. Díky tomu je ultrazvukové zobrazení plic téměř nemožné, s velmi omezenými výjimkami, a značně brání ultrazvukovému zobrazování slinivky břišní v důsledku interference způsobené plynem v blízkém gastrointestinálním traktu. Ultrazvuk má také omezenou penetraci, což může způsobit ultrazvukové zobrazování problematickým při pokusu o sondu hluboko v těle nebo když je pacient výrazně nadváhu.

Ultrazvuk se také používá pro průmyslové testování. Podobně jako ultrazvuk v medicíně, ultrazvuková sonda může být použita k zajištění zobrazení vnitřní struktury objektu. To je mimořádně cenná schopnost, protože dokáže identifikovat vnitřní abnormality a vady, které by byly při vnější kontrole neviditelné. Může také odhalit mikrostrukturální vlastnosti materiálu, jako je velikost zrn a pórovitost, a poskytnout informace o mechanických vlastnostech materiálu.

Průmyslový ultrazvuk se nejčastěji používá pro kovy a slitiny kovů, ale lze jej také použít na jiné materiály, jako je keramika. Běžně se používá ke kontrole výrobních předmětů na výrobní vady a ke kontrole zařízení na poškození způsobené mechanickým namáháním, korozí nebo jinými zdroji během používání. Použití ultrazvukových sond pro testování je velmi běžné v průmyslových odvětvích souvisejících s dopravou, jako jsou železnice a letectví, kde jemné výrobní závady nebo nahromaděné mikrostrukturální poškození materiálů může mít katastrofické následky, pokud si to nevšimnou.