Page 94 - 6745

2.2 Ультразвукові апарати

Сучасна апаратура основана на принципі ехолокації. Випромінювання і

сприймання ультразвукових хвиль відбуваються за допомогою одного і того ж
приладу — перетворювача (трансдюсера) (рис. 2.1, г).

Ультразвуковий перетворювач виготовляють із трьох матеріалів. Його

поверхню вкриває захисний матеріал. Під ним розташований керамічний
матеріал, що має п'єзоелектричні властивості (п'єзоелемент). Позаду
п'єзоелемента розташований буферний матеріал, який гасить ультразвукові
хвилі. П'єзоелемент є основною складовою частиною ультразвукового

перетворювача, його виготовляють із п'єзоелектричної кераміки. Найчастіше
для цього використовують цирконат-титанат свинцю або пластичний матеріал

(полівініл-денфторид). На передню і задню поверхні елемента напилюють
електроди із срібла, після чого він поляризується по товщині в постійному
електричному полі.
В основі утворення і реєстрації ультразвукових хвиль лежить зворотний

і прямий п‘єзоелектричний ефект (рис. 2.1, б). Суть зворотного
п'єзоелектричного ефекту полягає в тім, що під час утворення електричних
зарядів на поверхні граней п'єзокристалу останній починає стискуватись і

розтягуватись, це сприяє виникненню коливань, частота яких залежить від
частоти зміни електричного потенціалу на гранях кристалу. Прямий
п'єзоелектричний ефект отримують у тому разі, коли під час деформації

п'єзокристалу ультразвуковим сигналом на його гранях утворюються
електричні потенціали, які можуть бути зареєстровані. Величина електричного
потенціалу прямо пропорційна силі відбиття ультразвукової хвилі.

Ультразвуковий перетворювач посилає ультразвукові хвилі у вигляді пучка, що
поширюється прямолінійно (рис. 2.1, в). Його форма залежить від розмірів
п'єзоелемента, частоти ультразвуку, наявності акустичних лінз. Останні
звужують і фокусують пучок. Однак найближча до перетворювача частина

ультразвукового пучка не може бути сфокусована. Вона називається близькою
чи «німою» зоною. Чітке зображення об'єкта можна отримати лише у фокусі,

тому необхідно знати фокусну відстань перетворювача, яким проводиться
дослідження (рис. 2.1, ж).
У діагностичних ультразвукових апаратах застосовують дві основні
моделі перетворювачів —неперервні та імпульсні. Неперервні моделі

використовують у деяких доплерівських системах. Щоб забезпечити
неперервний режим роботи, потрібно мати два елементи — один для посилання
(генератор), а другий для прийому (приймач) ультразвуку. В імпульсних

системах одні й ті ж елементи можуть і посилати і приймати ультразвук. Це
здійснюється завдяки окремим періодам посилання і прийому. Частота повтору