Vad är en ultraljudssond?
En ultraljudssond är en typ av sensor som använder ultraljud, som avser ljud vid frekvenser högre än det mänskliga örat kan upptäcka. På grund av öronstrukturen kan en frisk ung vuxen människa uppfatta ljud med frekvenser upp till cirka 20 kilohertz (kHz), även om den exakta tröskeln varierar från person till person. Ultraljud är användbart eftersom det kan tränga igenom ett medium, till exempel en persons kropp, och ge information om mediets inre struktur. Ultraljudssonder används för ett antal olika områden, såsom diagnostisk avbildning inom medicin och kvalitetstest i industrin.
När en ljudvåg passerar från ett material till ett annat material med en annan täthet reflekteras en del av ljudet tillbaka. Genom att mäta de exakta tidpunkterna när ljudvågorna från ultraljudssonden eko tillbaka, kan sonden bestämma djupet för olika material inom vad som skannas. Frekvenserna som används av en ultraljudssond kan variera enormt beroende på dess tillämpning, allt från så lågt som 50 kHz till så högt som 50 megahertz.
Den mest kända användningen av ultraljud är inom medicinen. En ultraljudssond kan producera bilder av inre strukturer, såsom muskler och mjukvävnad, såväl som organens struktur. Detta kan användas när man diagnostiserar en patient för att undersöka vävnader och organ för skador eller avvikelser, för att upptäcka artärernas tillstånd och blodflödet genom dem och för att identifiera strukturer som tumörer och njursten. Ultraljud används också ofta för att producera bilder av ett foster medan det är i livmodern. I många situationer är ultraljud att föredra framför andra metoder eftersom det är ett icke-invasivt sätt att se kroppens insida som inte involverar elektromagnetisk strålning och därmed inte skapar risken för kromosomskador på grund av undersökningsmetoder som röntgenstrålar .
En ultraljudssond har vissa nackdelar. Ultraljud kan ge bilder på den yttre ytan av ben, men ultraljudsvågor penetrerar inte benet bra och är därför inte särskilt effektiva som ett sätt att undersöka det inre av ben eller undersöka hjärnan genom skallen. Ultraljudvågor sprids inte heller bra genom gas. Detta gör ultraljudsavbildning av lungorna nästan omöjligt, med mycket begränsade undantag, och hindrar i hög grad ultraljudsavbildning av bukspottkörteln på grund av störningar orsakade av gas i det närliggande mag-tarmkanalen. Ultraljud har också begränsad penetration, vilket kan göra ultraljudsavbildning problematiskt när man försöker undersöka sig djupt i kroppen eller när en patient är betydligt överviktig.
Ultraljud används också för industriell testning. I likhet med ultraljud inom medicinen, kan en ultraljudssond användas för att tillhandahålla avbildning av ett objekts inre struktur. Detta är en extremt värdefull förmåga eftersom den kan identifiera interna avvikelser och defekter som skulle vara osynliga för en yttre inspektion. Det kan också avslöja ett materials mikrostrukturella egenskaper, såsom kornstorlek och porositet, och ge information om ett materials mekaniska egenskaper.
Industriell ultraljud används oftast för metaller och metalllegeringar, även om den också kan appliceras på andra material, t.ex. keramik. Det används vanligtvis för att kontrollera tillverkade föremål för tillverkningsfel och för att kontrollera utrustningen för skador som orsakats av mekanisk påfrestning, korrosion eller andra källor under användning. Användning av ultraljudssonder för testning är extremt vanligt i transportrelaterade industrier, som järnvägar och flyg- och rymd, där subtila tillverkningsfel eller ackumulerade mikrostrukturella skador på material kan ha katastrofala konsekvenser om obemärkt.