Ультразвук. Характеристика и параметры ультразвука
Ультразвуковые колебания относятся к акустическим (звуковым) волнам. Частотные пороги восприятия звука человеческим ухом ограничиваются областью от 20 до 20 000 Гц. Поэтому человек не слышит ультразвуковые колебания. Среди животных наиболее известно использование в процессе жизнедеятельности ультразвуковых волн летучими мышами и дельфинами. Их символическое изображение можно видеть на товарных знаках фирм, производящих ультразвуковую технику.
Отсюда следует, что ультразвук не может распространяться в вакууме. Ультразвуковые колебания могут распространяться в любой среде, состоящей из частиц, будь то твердое тело, жидкость или газ. Поэтому ультразвук распространяется в любых средах человеческого тела и используется для медицинской диагностики.
Генератором ультразвуковых колебаний является колебательный источник звука. В зависимости от характера источника волны могут распространяться продольно или сферически. Сферические волны генерируются точечным источником звука и напоминают волны, распространяющиеся на поверхности воды от брошенного в нее камня. В медицинской диагностике используются продольные акустические волны. Источник этих волн может быть представлен в виде колеблющейся плоской пластины. Колебания пластины вызывают чередующиеся периоды сжатия и разряжения среды близ пластины, распространяющиеся в виде волны от источника колебаний. Срез такой волны через участок, находящийся в одной фазе колебаний, обозначается как фронт волны и является плоским.
Моменту максимального сжатия частиц среды соответствует максимальное давление в среде, а моменту максимального разряжения - минимальное давление. Изменение давления в среде распространения гармонических ультразвуковых волн имеет вид синусоиды.
Важнейшей характеристикой УЗ колебаний является длина волны (X). Длина волны соответствует расстоянию между двумя близлежащими точками среды, находящимися в одной фазе колебаний. Если колебания давления в пространстве при распространении ультразвуковых волн происходят по синусоиде, как показано на рисунке, то такие УЗ волны, или колебания, называют гармоническими.
Излучение ультразвука сканером осуществляется, как правило, не непрерывно, а небольшими порциями - импульсами. Видно, что он отличается от синусоиды непрерывного гармонического сигнала. Огибающая сигнала содержит различные по частоте колебания. Вместе они составляют частотный спектр импульсного сигнала. Спектр импульса может быть разложен на гармонические составляющие. Относительный уровень отдельных гармонических колебаний (G(f)) разной частоты (f) в импульсном сигнале может быть показан при помощи кривой распределения. Из этой кривой следует, что в полосе частот существует некая центральная частота (f0), имеющая наибольший удельный вес в импульсном сигнале.
