Что такое ультразвуковой зонд?

Ультразвуковой датчик представляет собой тип датчика, который использует ультразвук, который относится к звукам на частотах выше, чем человеческое ухо может обнаружить. Благодаря структуре уха здоровый молодой взрослый человек может воспринимать звуки с частотами до 20 килогерц (кГц), хотя точный порог варьируется от человека к человеку. Ультразвук полезен, потому что он может проникать через среду, такую ​​как тело человека, и предоставлять информацию о внутренней структуре среды. Ультразвуковые датчики используются для ряда различных областей, таких как диагностическая визуализация в медицине и тестирование качества в промышленности.

Когда звуковая волна переходит от одного материала к другому материалу с другой плотностью, часть звука отражается обратно. Измеряя точное время, в которое звуковые волны от ультразвукового зонда отражаются, зонд может определять глубину различных материалов в пределах того, что сканируется. Частоты, используемые ультразвуковым зондом, могут сильно варьироваться в зависимости от его применения, от 50 кГц до 50 мегагерц.

Самое известное использование ультразвука в медицине. Ультразвуковой зонд может создавать изображения внутренних структур, таких как мышцы и мягкие ткани, а также структуры органов. Это может быть использовано при диагностике пациента для исследования тканей и органов на предмет повреждений или отклонений, для определения состояния артерий и кровотока через них, а также для выявления структур, таких как опухоли и камни в почках. Ультразвук также часто используется для получения изображения плода, когда он находится в утробе матери. Во многих ситуациях ультразвук предпочтительнее других методов, потому что это неинвазивный способ видеть внутреннюю часть тела, которая не связана с электромагнитным излучением и, таким образом, не создает риск повреждения хромосом, вызванного такими методами исследования, как рентгеновское излучение. ,

Ультразвуковой зонд имеет некоторые недостатки. Ультразвук может дать изображения внешней поверхности костей, но ультразвуковые волны плохо проникают в кость и поэтому не очень эффективны в качестве способа исследования внутренней части костей или исследования мозга через череп. Ультразвуковые волны также плохо распространяются в газе. Это делает ультразвуковую визуализацию легких практически невозможной, с очень ограниченными исключениями, и значительно затрудняет ультразвуковую визуализацию поджелудочной железы из-за помех, вызванных газом в соседнем желудочно-кишечном тракте. Ультразвук также имеет ограниченное проникновение, что может сделать ультразвуковую визуализацию проблематичной при попытке глубоко проникнуть в тело или когда у пациента значительно избыточный вес.

Ультразвук также используется для промышленных испытаний. Подобно ультразвуку в медицине, ультразвуковой зонд может быть использован для получения изображения внутренней структуры объекта. Это чрезвычайно ценная возможность, поскольку она может выявлять внутренние отклонения и дефекты, которые были бы невидимы для внешнего осмотра. Он также может выявить микроструктурные свойства материала, такие как размер зерна и пористость, и предоставить информацию о механических характеристиках материала.

Промышленный ультразвук чаще всего используется для металлов и металлических сплавов, хотя он также может применяться к другим материалам, таким как керамика. Он обычно используется для проверки производственных объектов на производственные дефекты и для проверки оборудования на предмет повреждений, вызванных механическим воздействием, коррозией или другими источниками во время использования. Использование ультразвуковых датчиков для испытаний чрезвычайно распространено в отраслях, связанных с транспортировкой, таких как железные дороги и авиакосмическая промышленность, где незначительные производственные дефекты или накопленные микроструктурные повреждения материалов могут иметь катастрофические последствия, если их не заметить.