Was ist eine Ultraschallsonde?
Eine Ultraschallsonde ist eine Art Sensor, der Ultraschall verwendet. Dies bezieht sich auf Geräusche mit Frequenzen, die das menschliche Ohr nicht erfassen kann. Aufgrund der Struktur des Ohrs kann ein gesunder junger erwachsener Mensch Geräusche mit Frequenzen von bis zu etwa 20 Kilohertz (kHz) wahrnehmen, obwohl die genaue Schwelle von Person zu Person variiert. Ultraschall ist nützlich, weil er ein Medium wie den Körper einer Person durchdringen und Informationen über die innere Struktur des Mediums liefern kann. Ultraschallsonden werden in verschiedenen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Diagnostik in der Medizin und in der Qualitätsprüfung in der Industrie.
Wenn eine Schallwelle von einem Material zu einem anderen Material mit einer anderen Dichte übertragen wird, wird ein Teil des Schalls zurück reflektiert. Durch die Messung der genauen Zeiten, zu denen Schallwellen von der Ultraschallsonde zurückkehren, kann die Sonde die Tiefe verschiedener Materialien in dem gescannten Objekt bestimmen. Die von einer Ultraschallsonde verwendeten Frequenzen können je nach Anwendung enorm variieren und reichen von nur 50 kHz bis zu 50 Megahertz.
Der bekannteste Einsatz von Ultraschall ist in der Medizin. Eine Ultraschallsonde kann Bilder von inneren Strukturen wie Muskeln und Weichgewebe sowie der Struktur von Organen erzeugen. Dies kann bei der Diagnose eines Patienten verwendet werden, um Gewebe und Organe auf Schäden oder Anomalien zu untersuchen, den Zustand der Arterien und den Blutfluss durch sie zu erkennen und Strukturen wie Tumore und Nierensteine zu identifizieren. Ultraschall wird auch häufig verwendet, um Bilder eines Fötus zu erzeugen, während er sich im Mutterleib befindet. In vielen Situationen wird Ultraschall gegenüber anderen Methoden bevorzugt, da dies eine nicht-invasive Methode ist, um das Innere des Körpers zu sehen, die keine elektromagnetische Strahlung beinhaltet und daher nicht das Risiko einer Chromosomenschädigung durch Untersuchungsmethoden wie Röntgenstrahlen birgt .
Eine Ultraschallsonde hat einige Nachteile. Ultraschall kann Bilder der äußeren Oberfläche von Knochen liefern, aber Ultraschallwellen durchdringen Knochen nicht gut und sind daher nicht sehr effektiv, um das Innere von Knochen zu untersuchen oder das Gehirn durch den Schädel zu untersuchen. Ultraschallwellen breiten sich auch nicht gut durch Gas aus. Dies macht die Ultraschallbildgebung der Lunge mit sehr begrenzten Ausnahmen nahezu unmöglich und behindert die Ultraschallbildgebung der Bauchspeicheldrüse aufgrund von Störungen, die durch Gas im nahegelegenen Magen-Darm-Trakt verursacht werden, erheblich. Ultraschall hat auch eine begrenzte Penetration, was die Ultraschallbildgebung problematisch machen kann, wenn versucht wird, tief im Körper zu untersuchen, oder wenn ein Patient erheblich übergewichtig ist.
Ultraschall wird auch für industrielle Tests verwendet. Ähnlich wie Ultraschall in der Medizin kann eine Ultraschallsonde verwendet werden, um die innere Struktur eines Objekts abzubilden. Dies ist eine äußerst wertvolle Funktion, da interne Abnormalitäten und Defekte identifiziert werden können, die für eine Außeninspektion nicht sichtbar wären. Es kann auch die mikrostrukturellen Eigenschaften eines Materials wie Korngröße und Porosität aufdecken und Informationen über die mechanischen Eigenschaften eines Materials liefern.
Industrieller Ultraschall wird am häufigsten für Metalle und Metalllegierungen verwendet, kann jedoch auch auf andere Materialien wie Keramik angewendet werden. Es wird häufig verwendet, um hergestellte Objekte auf Herstellungsfehler und Schäden durch mechanische Beanspruchung, Korrosion oder andere Ursachen während des Gebrauchs zu überprüfen. Die Verwendung von Ultraschallsonden zum Testen ist in verkehrsrelevanten Branchen wie der Eisenbahn und der Luft- und Raumfahrt äußerst verbreitet, in denen subtile Herstellungsfehler oder akkumulierte mikrostrukturelle Materialschäden katastrophale Folgen haben können, wenn sie nicht bemerkt werden.