hrvatski

Problematika piezokeramičkog antenskog elementa kod akustičke vizualizacije u vodi i tkivu

U ovom radu je provedena analiza kvalitete ultrazvučnog prikaza s aspekta osnovne ćelije akustičkog dijela sistema za vizualizaciju, dakle antenskog pretvaračkog elementa. Izlaganje navedena teme je podijeljeno u pet poglavlja i to: - akustička vizualizacija - kvaliteta ultrazvučnog prikaza - akustičko polje i karakteristike snopa pretvarača i antena - mjerne tehnike i kalibracija - osnovna teorija pizokeramičkog antenskog elementa Poglavlje o akustičkoj vizualizaciji je podijeljeno u dvije točke, podvodna akustička vizualizacija i ultrazvučna ehoskopija, pri čemu su navedena njihove osnovne karakteristike te sličnosti i razlike. U poglavlju o kvaliteti ultrazvučnog prikaza su obrađeni osnovni parametri kojima se ta kvaliteta može okarakterizirati, a determinirani su akustičkim komponentama sistema za akustičku vizualizaciju. U poglavlju o akustičkom polju i karakteristikama snopa antenskog elementa sistema, izložena je metodologija proračuna ta značenje i veza tih parametara s rezolucijom, osjetljivošću i dometom kao parametrima akustičkog dijela sistema, a koji određuje kvalitetu ultrazvučnog prikaza cjelokupnog sistema za akustičku vizualizaciju. Na osnovu teoretske analize i eksperimentalnog rada proizašao je zaključak da je ekstremno važna geometrija elementa. Ključni parametar je širina antenskog elementa jer djeluje na impedanciju zračenja te zajedno s visinom određuje izraženost debljinskog moda titranja elementa. Pored toga širina, dužina, broj elemenata u nizu i razmak između njihovih akustičkih centara su parametri kojima je determiniran akustički otvor antene. Impedancija zračenja veoma uskih piezokeramičkih elemenata može lako postati imaginarna što znači da neće sva energija s elemenata biti odaslana u medij kojim su elementi opterećeni. Pažljivim odabirom optimalnih debljina se također može kontrolirati izraženost poželjnog moda titranja na određenoj frekvenciji kao i umanjiti energetske gubitke koje izazivaju neželjeni modovi. Pokazano je da odnos širine i debljine elementa mora biti manji od 0, 7 da bi se utjecaj bočnog moda mogao zanemariti. Ovaj odnos, naravno pored onih tehnoloških faktora, je ključni faktor za konstrukciju svakog sistema za akustičku vizualizaciju. Glavni razlog tome je taj što visina i odnos visine i širine određuju frekvenciju i primopredajnu osjetljivost i elementa i antene, a oni su pak temelj na kojemu se zasniva elektronički dio sistema. Tome treba dodati utjecaj dužine piezokeramičkog elementa koja zajedno s ostalim geometrijskim veličinama određuje preko kapacitivnosti električku impedanciju koja se mora na odgovarajući način električki prilagoditi na elektronički dio sistema. Izvjestan utjecaj ima i brojnost elemenata u anteni jer je time određeni broj prijemnih sklopova sistema. Razmaci između akustičkih centara pojedinih elemenata utječu na karakteristiku usmjerenost antene te ako se koristi skaniranje, određuje sektor jednoznačnosti ultrazvučnog prikaza. Može se zaključiti da isključivo geometrijski parametri antenskih elemenata odnosno antene određuju sektor skaniranja, azimutnu i elevacijsku rezoluciju, a na dubinu akustičkog polja odnosno domet djeluje zajedno s tkz. tehnološkim parametrima antene. Nakon toga je u posebnom poglavlju analizirana važnost i značaj mjernih tehnika i kalibracije u dobivanju vjerodostojnih podataka o pretvaračima i antenama. Konačno u posljednjem poglavlju je izložena osnovna teorija piezokeramičkog antenskog elementa s posebnim osvrtom na njegove sastavne komponente, na metode modeliranja pretvaračkog elementa i njegovu izvedbu. U posebnoj točki je obrađena metoda izbora pretvaračkih elemenata za slaganje u akustičku antenu.

ultrazvuk; piezokeramika; akustička vizualizacija

nije evidentirano