Ultragarso fizika

Andrius Macas

KAUNAS ECHO-Projektas

Garsas yra banga

Ultragarso fizika: Kas yra garsas?

Garso slėgio

variacija

Atmosferos

slėgis

KAUNAS ECHO-Projektas

• Vibracijos keliauja per medžiagą kaip banga

• Garsas juda visomis kryptimis.

Ultragarso fizika: Kas yra garsas?

KAUNAS ECHO-Projektas

• Ultragarsas tai akustinė (garso) energija pagal savo formą,

kurios dažnis didesnis už žmogaus girdimą garsą.

• Didžiausias dažnis, kurį žmogus girdi – apytiksliai 20

tūkstančių ciklų per sekundę (20,000 Hz)

Ultragarso fizika: Kas yra ultragarsas?

Infragarsas Garsas Ultragarsas

Žemi bosai Gyvūnai ir chemija

Medicina ir destrukcija

Diagnostika

KAUNAS ECHO-Projektas

- Skirtingas

- Garsas sklinda 4,4 greičiau vandenyje nei ore

- Skirtingu greičiu sklinda skirtingo tankio medžiagose

Ultragarso fizika: Koks yra garso greitis?

KAUNAS ECHO-Projektas

Kaip “veikia” ultragarsas?

Garso bangos siunčiamos kūnu. Bangos

atspindimos tose vietose, kur keičiasi

audinio tankis

(ribos tarp audinių)

Bangos sugrįžimo laikas leidžia nustatyti

atspindėjusio bangą paviršiaus gylį.

Ultragarso fizika: Ultragarso bangos

KAUNAS ECHO-Projektas

Davikliu registruojamos atspindėtos bangos verčiamos

elektriniais impulsais, vėliau apdorojamos centriniame

procesoriuje ir perduodamas vaizdas į ekraną.

Perduoda

Laukia

Priima

Ultragarso fizika: Vaizdo gavimas

KAUNAS ECHO-Projektas

• Ciklų skaičius per sekundę

• Vienetai - Hercai

• Svyruoja tarp 2-20Mhz

– šiuo metu net 1-34 Mhz

Ultragarso fizika: Dažnis

2 1 0

Žemas

dažnis

Aukštas

dažnis

Sekundės

KAUNAS ECHO-Projektas

- Amplitude apibūdinamas bangos

stiprumas/intensyvumas

- Bangos aukštis

- Bangos aukštis mažėja didėjant gyliui

Bangos aukštis

Ultragarso fizika: Amplitudė

KAUNAS ECHO-Projektas

Dažnis lemia vaizdo kokybę:

– Aukštesnis dažnis - geresnė skiriamoji geba

(rezoliucija)

– Žemesnis dažnis – blogesnė skiriamoji geba

Ultragarso fizika: Dažnis

KAUNAS ECHO-Projektas

Ultragarso fizika: Dažnis

Daviklio dažnis:

– Aukštesnis dažnis – blogesnė skvarba

– Žemesnis dažnis – gilesnė skvarba

– Signalo (bangos) gesimas priklauso nuo

dažnio

– Daviklio dažnis žymimas mega hercais (MHz)

KAUNAS ECHO-Projektas

– Greitis, kuriuo garsas sklinda medžiaga (cm/s)

– Apsprendžiamas medžiagos tankio ir standumo

• Greičiausias – tankiuose, kietuose kūnuose

• Lėčiausias – ore ir dujose

– Vidutinis ultragarso sklidimo greitis kūne 1540

m/s.

C=340 m/s C=1500 m/s C=5130 m/s

Oras Vanduo Metalai

Ultragarso fizika: Kas yra greitis?

KAUNAS ECHO-Projektas

– Atspindėjimas (Reflection)

– Transmisija (Transmission)

– Susilpninimas (Attenuation)

– Išbarstymas (Scattering)

Ultragarso fizika: Ultragarso sąveika su audiniais

KAUNAS ECHO-Projektas

• Vertindamas laiką:

– Sistema vertina trukmę iki kol sugrįžta spindulys iki

daviklio

– Žinomas ultragarso sklidimo greitis (priimtas kaip

konstanta)

– Greitis audiniuose skaičiuojamas kaip 1540 m/s.

Ultragarso fizika: Kaip aparatas nustato atspindžio gylį?

Greitis = Atstumas x laikas

2

KAUNAS ECHO-Projektas

Davikliai

• Sudedamosios dalys (pjezoelektrinis kristalas,

dangalai)

• Daviklių pavadinimai formuojami pagal jų

veikimo dažnį ir tipą (L12-4, S4-1, C5-1)

• Didesnis dažnis – geresnė rezoliucija (skiriamoji

geba)

• Geresne rezoliucija – geriau gali atskirti objektus

(geresnė kokybė)

• Davikliai tik 1 proc. laiko siunčia (pulsuoja)

signalą, o “klausosi” – 99 proc. laiko

KAUNAS ECHO-Projektas

Skenavimo tipai

• Linijinis – spindulys perkeliamas

• Juda į šonus

– Stačiakampis “paveikslėlis”

• Sektorinis – Spindulys sukasi

– Matomas “pyrago” vaizdas

KAUNAS ECHO-Projektas

Daviklių tipai (I)

• Linijiniai (kraujagysliniai)

• Sektoriniai:

– Gaubti, lenkti (pilviniai)

– Fazinio masyvo (kardiologiniai)

– 3 D davikliai

KAUNAS ECHO-Projektas