Повна версія

Головна arrow Медицина arrow УЛЬТРАЗВУК В МЕДИЦИНІ, ВЕТЕРИНАРІЇ, БІОЛОГІЇ

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   ЗМІСТ   >>

ВИПРОМІНЮВАЧІ УЛЬТРАЗВУКА

Існує безліч пристроїв-перетворювачів, які використовуються для збудження ультразвукових коливань і хвиль в газах, рідинах і твердих тілах. Ці пристрої перетворять теплову, механічну, електричну або інші види енергії в енергію ультразвукового поля.

Найпростіше отримати ультразвук, використовуючи звичайну струну. Частота коливань струни, як відомо, залежить від довжини і, поступово скорочуючи її, можна витягати все більш високі звуки. Струна завдовжки в 10 см коливається вже з частотою 25 кГц, що знаходиться за межами можливостей людського слуху.

Струна як механічного перетворювача використовується в монохорде - приладі для визначення верхньої межі чутності.

Цим, однак, і обмежити сферу застосування монохорда, оскільки коливання струни мають занадто малу енергією і швидко згасають.

Найбільш зручними для дослідницьких і практичних цілей в ветеринарії, медицині, експериментальної біології і ультразвукової технології виявилися електроакустичні перетворювачі, зокрема п'єзоелектричні і магнітострикційні. Знайшли застосування також струменеві випромінювачі - ультразвукові свистки, що перетворюють кінетичну енергію струменя газу або рідини в енергію акустичних коливань. Газоструйние випромінювачі найбільш ефективні для отримання аерозолів в великих обсягах.

Випромінювачі ультразвуку характеризуються потужністю випромінювання, частотою коливань, спрямованістю випромінювання, коефіцієнтом корисної дії.

Найбільшого поширення в ультразвукової медичної техніки отримали п'єзоелектричні перетворювачі. Дозволяючи отримувати акустичні коливання в діапазоні частот від декількох кГц до десятків і сотень МГц, вони використовуються в апаратах для ультразвукової терапії, в діагностичних приладах, застосовуваних у медицині та ветеринарії, в пристроях для ультразвукової стимуляції біо- технологічне процесів.

Принцип дії п'єзоелектричних перетворювачів заснований на ефекті, відкритому в 1860 р П'єром і Жоліо Кюрі, що спостерігали його у кварцу і деяких інших кристалів.

Якщо пластинку, певним чином вирізану з пьезоелектрика, піддати деформації, то на її поверхні з'являться електричні заряди. Це явище отримало назву прямого п'єзоефекту.

При внесенні пластинки в електричне поле вона деформується, і величина деформації лінійно залежить від напруженості електричного поля (зворотний п'єзоефект). Змінне електричне поле викликає періодичні деформації в п'єзоелектрик, частота яких дорівнює частоті зміни електричного поля. Амплітуда деформації досягає максимальних значень, якщо частота змінного електричного поля збігається з власною частотою коливань перетворювача, яка визначається його розмірами.

Періодичні деформації п'єзоелектричного перетворювача і служать джерелом акустичних хвиль.

У ветеринарії, біотехнології та експериментальної біології поряд з високочастотним ультразвуком використовується і ультразвук низької частоти, дуже ефективний для вирішення ряду практичних завдань.

Ультразвук в діапазоні частот від найнижчих і до приблизно 100 кГц найчастіше отримують, застосовуючи магнітострикційні перетворювачі, що представляють собою сердечник з навитої на нього обмоткою. Змінний струм, що протікає по обмотці, створює змінне магнітне поле, перетворюється на енергію механічних коливань сердечника. Слід зазначити, що цей ефект звернемо, т. Е. Якщо деформувати сердечник, то в ньому виникає магнітне поле, яке викликає в обмотці поява електричного струму.

Залежно від поставленої мети магнітострикційні перетворювачі використовують в поєднанні з тими чи іншими пасивними елементами - діафрагмами, якщо необхідно впливати на процеси, що протікають в рідини, або стрижневими концентраторами, забезпечують збільшення амплітуди коливань і складають основу ультразвукових хірургічних інструментів.

У медицині та ветеринарії газоструйние випромінювачі не набули широкого поширення. Вони застосовуються тільки для отримання аерозолів у великих виробничих приміщеннях - на фермах, птахофабриках і ін.

На відміну від магнітострикційних і п'єзоелектричних перетворювачів газоструйние випромінювачі генерують коливання в широкому діапазоні частот, в тому числі звукових. Цим суттєво обмежити сферу застосування газоструйних аерозольних генераторів, так як їх робота супроводжується сильним шумом.

Газоструйних генератор аерозолю являє собою сукупність ультразвукового свистка і пульверизатора (рис. 1.9). Повітряний струмінь захоплює з собою рідину з резервуара і разом з нею через кільцевої зазор потрапляє на відбивач. Частина суміші повітря з краплями рідини відбивається у внутрішній обсяг. Тут тиск періодично підвищується до критичних зна

ня. 1.9. Газоструйних генератор аерозолю:

1 - подача стисненого повітря; 2 - відбивач кільцевої струменя; 3 - кільцеві сопла ний, достатніх для розриву кільцевої струменя. Після цього тиск в резонує обсязі знову падає нижче критичного, і цикл повторюється.

Такий газоструйних випромінювач ультразвуку забезпечує дроблення захопленої струменем повітря рідини на краплі мікронних розмірів, що утворюють стабільний хмара аерозолю.

 
<<   ЗМІСТ   >>