Kauno ECHO 2015 Ultragarso fizika

1. Ultragarso fizika
Andrius Macas
KAUNAS ECHO-Projektas

2. Garsas yra banga
Ultragarso fizika:
Kas yra garsas?
Garso slėgio
variacija
Atmosferos
slėgis
KAUNAS ECHO-Projektas

3. • Vibracijos keliauja per medžiagą kaip banga
• Garsas juda visomis kryptimis.
Ultragarso fizika:
Kas yra garsas?
KAUNAS ECHO-Projektas

4. • 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

5. - Skirtingas
- Garsas sklinda 4,4 greičiau vandenyje nei ore
- Skirtingu greičiu sklinda skirtingo tankio medžiagose
Ultragarso fizika:
Koks yra garso greitis?
KAUNAS ECHO-Projektas

6. 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

7. 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

8. • Ciklų skaičius per sekundę
• Vienetai - Hercai
• Svyruoja tarp 2-20Mhz
– šiuo metu net 1-34 Mhz
Ultragarso fizika:
Dažnis
210
Žemas
dažnis
Aukštas
dažnis
Sekundės
KAUNAS ECHO-Projektas

9. - Amplitude apibūdinamas bangos
stiprumas/intensyvumas
- Bangos aukštis
- Bangos aukštis mažėja didėjant gyliui
Bangos aukštis
Ultragarso fizika:
Amplitudė
KAUNAS ECHO-Projektas

10. Dažnis lemia vaizdo kokybę:
– Aukštesnis dažnis - geresnė skiriamoji geba
(rezoliucija)
– Žemesnis dažnis – blogesnė skiriamoji geba
Ultragarso fizika:
Dažnis
KAUNAS ECHO-Projektas

11. 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

12. – 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

13. – Atspindėjimas (Reflection)
– Transmisija (Transmission)
– Susilpninimas (Attenuation)
– Išbarstymas (Scattering)
Ultragarso fizika:
Ultragarso sąveika su audiniais
KAUNAS ECHO-Projektas

14. • 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

15. 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

16. Skenavimo tipai
• Linijinis
– spindulys perkeliamas
• Juda į šonus
– Stačiakampis “paveikslėlis”
• Sektorinis
– Spindulys sukasi
– Matomas “pyrago” vaizdas
KAUNAS ECHO-Projektas

17. Daviklių tipai (I)
• Linijiniai (kraujagysliniai)
• Sektoriniai:
– Gaubti, lenkti (pilviniai)
– Fazinio masyvo (kardiologiniai)
– 3 D davikliai
KAUNAS ECHO-Projektas