Nguyên tắc hội tụ sóng siêu âm

[bqviet]

Bqv xin phép góp thêm nữa là : sóng siêu âm dù sao cũng là cơ học, cái mà loài người đã quen thuộc cả ngàn năm; ngành vật lý nghiên cứu về siêu âm được vài trăm năm. Hiểu biết, khả năng điều khiển sóng siêu âm của con người tốt hơn nhiều so với sóng điện từ.

Quay về chủ đề luồng : "nguyên tắc hội tụ sóng siêu âm". Thành viên nào muốn bàn thêm về hội tụ sóng điện từ xin mời mở luồng thảo luận riêng để tránh loãng luồng này.

[vi van pham]

Máy phá sạn thận của mấy chú Trung Quốc là cách mà TLM đã nói. Máy này có chảo hội tụ như 1 gương lõm. Cao thế xả qua tụ bằng 1 spark gap có khõang cách rất nhỏ, ngâm trong nước phát tiếng nổ, tạo sóng âm, hội tụ tại tiêu điểm phá vỡ viên sỏi thận.

Đúng như lời bác HTTTTH nói, khi lắp máy xong, đặt viên bia có kích thước 5x5x5cm bằng thạch cao vào đánh thử,kết quả viên thạch cao bị đánh có hình phểu, chung quanh miệng phểu nham nhở những chấm nhỏ li ti đường kính độ 1cm, khác với máy dùng phương pháp siêu âm. Những chấm nhỏ này làm tổn thương thận.

Khuyết điểm của phương pháp này là ồn , spark gap mòn nếu không kịp điều chỉnh sẽ gây tác hại cho thận.

[T.L.M]

Sét đánh có thể làm sỏi đá vỡ ra, nhưng đem "đánh" vào thận hoặc bàng quang để tán sỏi... sợ lắm. Trên đường đi của xung điện, chẳng nhẽ nó lại tha các mô, tế bào... là những chất có nhiều ion dễ phân ly? Cao áp TV xì vào tay, dòng chỉ một vài mA.cũng để lại 1 lỗ thủng be bé.

Tia điện không đánh thẳng vào thận mà nó đánh giữa 2 điện cực bác ạ. Sóng âm do nó tạo ra được hội tụ vào viện sỏi.

Máy này do Tây chế tạo ra. Do cấu tạo đơn giản nên bọn tàu ( và cả Ta) mới nhái theo ầm ầm. Làm đề tài nên theo hướng này cho nhẹ.

[HTTTTH]

Đi vào nội dung chính của thread: Hội tụ sóng siêu âm.
Xét siêu âm là sóng, nó cũng hội tụ, phân kỳ, phản xạ...
Để hội tụ sóng siêu âm, ta có thể dùng "thấu kính hội tụ" sóng siêu âm. Vật liệu dùng làm "thấu kính" có "chiết suất" lớn hơn "chiết suất" môi trường truyền sóng. Để thực hiện điều này thì hơi khó vì môi trường truyền sóng thường là không đồng nhất.
Cũng có thể dùng "gương" cầu lõm (dạng lòng chảo). Điều kiện: Vật liệu làm "gương" phản xạ có "trở kháng âm học" càng lớn càng tốt.
Cũng có thể dùng "ống dẫn sóng" chế tạo từ vật liệu có "trở kháng âm học" nhỏ, có hình dạng thuôn dần về phía đầu ra (horn).
Kết hợp phản xạ và ống dẫn sóng là phương án thường được dùng để chế tạo các nguồn phát siêu âm hội tụ.

Với máy siêu âm tán sỏi, người ta làm 1 hệ thống hàng trăm chấn tử, phân bố tạo thành "chảo", như bài của bác VVP đã nêu trên.

Với 1 chấn tử đơn lẻ, người ta hội tụ sóng bằng cách sau đây:
Một chấn tử áp điện hình trụ (hoặc hình xuyến) được kẹp giữa 1 tấm thép (để phản xạ) và 1 horn bằng hợp kim (Al + Mg) (để dẫn sóng). Tất nhiên kích thước các linh kiện này phải được tính toán trên dữ liệu của chấn tử. Tất cả tạo thành 1 cụm chấn tử phát siêu âm.
Khi chấn tử áp điện được cung cấp tín hiệu điện xoay chiều (sinus) với tần số gần trùng với tần số cộng hưởng của cả cụm chấn tử nói trên thì chấn tử áp điện "co / giãn" theo phương bán kính. Nhưng do thể tích của chấn tử siêu âm là không đổi nên sự co / giãn theo phương bán kính được chuyển thành "giãn / co" theo phương dọc theo đường sinh. Độ biến dạng theo phương đường sinh của chấn tử áp điện chỉ vào khoảng 1 phần ngàn.
Sự biến dạng này được truyền về 2 phía, nhưng bị phản xạ ở tấm thép nên vô hình chung làm tăng 2 lần biên độ biến dạng ở phía horn.
Sóng cơ học này được truyền vào thanh hợp kim nhôm và tăng dần mật độ ở phía đầu ra.
Bằng cách như vậy, sóng siêu âm đã được hội tụ với mật độ công suất khá cao ở đầu ra của horn.
Nếu ham mật độ thật cao mà thu nhỏ quá mức tiết diện đầu ra của horn, năng lượng siêu âm có thể phá hỏng đầu horn trong thời gian ngắn.

[HTTTTH]

Vài hình ảnh về hội tụ sóng siêu âm:
- Chùm chấn tử phân bố dạng lòng chảo
- Hội tụ bằng horn.
- Hội tụ bằng cách phay đầu ra của chấn tử phát siêu âm thành hình lòng chảo.
- Và một vài dạng đầu ra khác của chấn tử phát siêu âm, để dẫn hướng, đổi hướng luồng siêu âm phát ra.

[thuaimi]

Vài hình ảnh về hội tụ sóng siêu âm:
- Chùm chấn tử phân bố dạng lòng chảo
- Hội tụ bằng horn.
- Hội tụ bằng cách phay đầu ra của chấn tử phát siêu âm thành hình lòng chảo.
- Và một vài dạng đầu ra khác của chấn tử phát siêu âm, để dẫn hướng, đổi hướng luồng siêu âm phát ra.

Xin phép được bổ sung thêm một chút với bác HTTTTH ở đây:

Đã nói tới khái niệm "hội tụ sóng siêu âm" thì ta cũng không nên bỏ qua một phần quan trọng trong lĩnh vực siêu âm CHẨN ĐOÁN. Trong lĩnh vực này, sóng siêu âm được sử dụng có năng lượng rất nhỏ (so với mức năng lượng trong lĩnh vực siêu âm TRỊ LIỆU, công nghiệp v.v...)
Với siêu âm CHẨN ĐOÁN, hiện nay người ta đang sử dụng rất phổ biến các đầu dò (thu/phát) siêu âm dạng "phased array". Trong các tài liệu (catalog) chào hàng thương mại người ta thường dịch, gọi là đầu dò "mảng pha", nhưng tôi xin phép cứ để nguyên thuật ngữ gốc để các bác tìm kiếm thêm thông tin cho dễ và sát nội dung.
Nói nôm na, vắn tắt là với kiểu đầu dò được chế tạo "tách" riêng thành nhiều phần tử (element-ở đây các bác thường gọi là biến tử v.v,..) khi người ta đưa các tín hiệu xung QUÉT theo các pha khác nhau đến tập hợp các dãy phần tử này thì người ta có thể điều chế được độ HỘI TỤ và cả hướng quét của chùm tia siêu âm vào các vùng chần đoán/thăm khám theo ý muôn-mặc dù cấu tạo của đầu dò vẫn có dạng PHẲNG. Để minh họa một cách sơ khai, mời các bác ngó qua ở đây:

http://www.applusrtd.com.au/files/br...rraysworks.pdf

Các tài liệu chi tiết hơn nữa các bác có thể dễ dàng tìm kiếm, nghiên cứu sâu thêm ...

Thân ái,

[HTTTTH]

Hi hi, cái doppler này tôi không thạo, nên không dám phát biểu ...
Chẳng lẽ lại nhờ ông Google làm hộ thì thấy nó chướng lắm. Mong nhờ bác thuaimi làm tiếp.
Bác pvkhai cũng nghiên cứu cái này, lâu nay không thấy bác ấy lên diễn đàn.

[thuaimi]

Cái này ứng dụng rất phổ biến trong siêu âm chẩn đoán (Diagnostic Ultrasound) bác ah. Nhưng những gì đã nêu trong cái "basic concept" kia thì vẫn thuần túy chỉ là công nghệ hội tụ và "lái tia" siêu âm chứ chưa liện quan gì đến Doppler đâu bác. Chẳng là vì thấy bàn đến vấn đề hội tụ nên tôi cũng mạnh dạn bổ sung thêm vào cho đủ mâm đủ bát thôi. Những ai đã từng gặp món này thì mới hay quan tâm đến bác ah. Có điều thấy là công nghệ tiến bộ quá, thay vì điều khiển hội tụ bằng các giải pháp cơ học, nay chuyển đến điều khiển hội tụ bằng software kết hợp với công nghệ chế tạo đầu dò siêu âm đã trở nên rất tinh xảo nên post lên đây cho vui thôi bác...
Có lẽ cũng vì thế mà mỗi máy siêu âm (chẩn đoán) khi vận hành thì các đầu dò (loại cao cấp) còn được nâng niu hơn ... trứng...

[Meohoangm10]

Cảm ơn các bác nhiều ạ,nhà em cũng đang hóng cái này quá

[HTTTTH]

Ùa, mấy cái đầu dò cao cấp ấy mà hỏng được thì cũng còn khướt, nhưng vì nó đắt tiền nên rủi nó hỏng vào phiên anh nào làm thì anh ấy xanh mắt mèo. Thôi thì cẩn tắc vô áy náy, cứ cẩn thận cũng không thừa.

Cảm ơn các bác nhiều ạ,nhà em cũng đang hóng cái này quá

Bạn đang tìm hiểu về loại nào để mấy anh em bác cháu chúng tôi phân công "xa luân chiến" với bạn .

[thuaimi]

Ùa, mấy cái đầu dò cao cấp ấy mà hỏng được thì cũng còn khướt, nhưng vì nó đắt tiền nên rủi nó hỏng vào phiên anh nào làm thì anh ấy xanh mắt mèo. Thôi thì cẩn tắc vô áy náy, cứ cẩn thận cũng không thừa.
.

Sau khi tìm hiểu thêm về cái từ khóa (Phased Array) thì món này không chỉ ứng dụng trong y sinh mà cả trong công nghiệp cũng chơi phổ biến bác ah. Thử post cái link lên đây các bác đọc tiếng Việt cho lành mạnh:

http://mayquangpho.org/thiet-bi-do-k...eu-pha-veo.htm

[HTTTTH]

Cái này hay đây, nhưng giá mà cái anh dịch spec đừng nhờ bác gg nhiều quá thì đọc nó lành mạnh hơn nhiều.

[T.L.M]

Cái phased aray thật ra không phải là hội tụ sóng vì sóng vẫn lan ra tứ phía. Ngay tại điểm "hội tụ" thì các sóng đồng pha với nhau nên biên độ lớn nhất. Các điểm khác thì pha lộn xộn nên biên độ nhỏ hơn hoặc triệt tiêu lẫn nhau. Cái này giống như là giao thoa hơn là hội tụ. Dù sao thì cũng cám ơn bác Thuaimi đã đưa 1 bài hay và bổ ích.

[vi van pham]

Cái này hay đây, nhưng giá mà cái anh dịch spec đừng nhờ bác gg nhiều quá thì đọc nó lành mạnh hơn nhiều.

HTTTTH xem cái này giải thích kỹ hơn này.
http://www.benhhoc.com/bai/2424-Nguy...chan-doan.html

https://books.google.com.vn/books?id...sector&f=false

[vi van pham]

Cái phased aray thật ra không phải là hội tụ sóng vì sóng vẫn lan ra tứ phía. Ngay tại điểm "hội tụ" thì các sóng đồng pha với nhau nên biên độ lớn nhất. Các điểm khác thì pha lộn xộn nên biên độ nhỏ hơn hoặc triệt tiêu lẫn nhau. Cái này giống như là giao thoa hơn là hội tụ. Dù sao thì cũng cám ơn bác Thuaimi đã đưa 1 bài hay và bổ ích.

Chẳng biết gì cả vẫn bình lọan cả lên. Sóng siêu âm không hội tụ điểm chuẩn làm sao thể hiện hình ảnh có kích thước và chiều sâu?