HIDRÓFONOS

Podemos entender el hidrófono como nuestros oídos, o mejor, nuestros ojos cuando nos encontramos sumergidos. Partiendo de una base científica: Las ondas sónicas, es decir los sonidos, se desplazan por el agua a una velocidad diferente que por el aire. Al tener el agua una densidad diferente a la del aire, los sonidos se escuchan en el agua con más claridad y a mayor distancia de lo que lo harían por el aire. Para recoger esos sonidos y escucharlos es para lo que usamos el hidrófono.

El hidrófono es básicamente un micrófono colocado en alguna parte exterior que va recogiendo los sonidos y los va trasmitiendo a un operador. Todo el sistema está formado por cinco partes fundamentales que pueden variar según el modelo. Estas son:

El micrófono, tanto en la parte inferior como en la superior, que son los encargados de convertir las variaciones de presión aérea en una señal eléctrica modulada.

Un cable que une el micrófono exterior con el receptor-amplificador.

Un receptor-amplificador, que recibe el sonido recogido por el micrófono y lo traslada al operador.

Los auriculares, que ayudarán al operador a aislarse para escuchar mejor los sonidos.

La maquinaria auxiliar, que ayuda al operador a conocer la procedencia del sonido y mostrar una posición relativa.

TIPOS DE HIDRÓFONOS

Hidrófonos PVDF en forma de agujaHidrófonos PVDF DeflectoresHidrófonos PVDF MembranaHidrófonos PVDF membrana con depósito lleno

Procedimiento para la realización de mediciones.

(1) Elegir el tipo más apropiado de hidrófono de membrana y uno con un tamaño adecuado de elemento activo para el campo ultrasónico particular para ser caracterizado.

(2) Montar en una prueba de tanque-véase, por ejemplo, las figuras 5 y 6.

(3) Conectar el hidrófono a un sistema de medida, tal como un osciloscopio.

(4) Para el sistema de pulsada, proporcionar un gatillo para el osciloscopio.

(5) Mueva el hidrófono a la posición deseada en el campo y mostrar la forma de onda de la señal recibida. Optimizar la inclinación y la rotación del hidrófono sobre él elemento activo con el fin de maximizar la señal recibida.

(6) El nivel de voltaje de la señal, U, en el punto de interés en la forma de onda.

Calibración de Reciprocidad de dos transductores de hidrófonos

Detalles Constructivos

(1) Los artículos comprados: instalaciones alineación para transductor auxiliar y hidrófono (instrumentación ajuste óptico).

(2) Artículos construidos: El tanque de agua tiene dimensiones aproximadamente 0,6 mx 0,4 mx 0,4 m, el reflector y la alineación del reflector, y las instalaciones de desgasificación del agua.

Véase la figura 7 para esquemática de la disposición de calibración.

Detalles electrónicos. Elementos necesarios:

(1) Juego de transductores de banda ancha

(2) Generador de Tono- Explosión

(3) Precisión del atenuador (0,1 dB) y terminación

(4) Sonda de corriente

(5) Interruptor Coaxial

(6) Osciloscopio

(7) Analizador de espectro (para mediciones de precisión)

(8) Preamplificador

Véase la figura 8 para un diagrama de bloques de los equipos electrónicos.

Sensibilidad al final de su cable de calibración de un hidrófono miniatura por montaje de barrido de un haz del transductor conociendo la Fuente y Frecuencia

Rango de frecuencia ultrasónica sobre el cual la técnica es aplicable. Esencialmente en el rango de frecuencias disponibles a partir de transductores de origen que previamente han tenido su salidas de potencia determinado. Para fines de diagnóstico, de 1-15 MHz.

Configuración del campo ultrasónico para los que te técnica es aplicable. A lo largo del eje central del haz del transductor fuente de transmisión, donde la respuesta recibida se hidrófono tanto maximizada y asumiendo que una propagación de onda plana es válida.

Resolución Temporal. Depende de la capacidad de la unidad de hidrófono y la pantalla para resolver transmisión pulsos de tono de ráfaga de 15 a 20 ciclos y duracion de pulsos bajos de 0.5 μm . Este en un ancho de banda de frecuencia mínima de alrededor de 40 MHz.

Resolución espacial. Técnica requiere la integración bajo perfiles de respuesta laterales ortogonales tomadas por los hidrófonos.

Rango en el que la calibración de la sensibilidad se puede obtener. ¿10−8V /Pa

Incertidumbre de la técnica. La incertidumbre en el factor de respuesta de intensidad determinado por este precedimiento de exploración se ha demostrado que ser de aproximadamente ± 20% para los hidrófonos polímero (PVDF). Para cerámicas de hidrófonos (PZT), este valor puede ser tan alta como 300%, debido a las anomalías locales.

Ultrasonido Absoluto de alimentación de transferencia estándar

Parámetro de campo ultrasónico Editado. Potencia acústica.

Fenómenos involucrados. Estándar de transferencia de potencia ultrasónica secundaria usando un sistema de transductor de niobato de litio calibrado.

Rango de frecuencia ultrasónica para los que la técnica es aplicable. 1.5 a 21 MHz en incrementos de 1 MHz a partir de 1,5 MHz.

Configuración del campo ultrasónico para los que la técnica es aplicable. Campo radiada por fuera de foco transductor de disco circular plano.

Resolución Temporal. Sistema genera un haz de ultrasonidos para el que se conoce la potencia acústica promedio temporal. Única operación de onda continua.

Rango en el que la potencia acústica se produce. 1 mW a 1.000 mW, promedio temporal.

La incertidumbre de la técnica. ±3% (1.5-6 MHz); ±7% (6-16 MHZ); ±12% (16-21 MHz).

Detalles de Construcción. El estándar de transferencia consiste en un transductor de frecuencia múltiple y una red de adaptación de impedancia ajustable externo.

Detalles electrónicos. Con el fin de obviar equipo suministrado por el usuario, tensión de medición rf, un circuito rectificador de media onda está integrado en el transductor.

Procedimiento para la realización de mediciones. El estándar de transferencia se suministra con una tabla de voltajes dc correspondientes a 15 puntos de calibración, en un punto de calibración es un nivel de potencia de salida y una frecuencia de funcionamiento elegido previamente por el cliente.

Calibración de hidrófonos usando propagación no lineal

Reproducibilidad. ±8% en todas las frecuencias para las sensibilidades de V / Pa o mayor. Detalles Constructivos (1) Los artículos comprados: Sistema de adquisición de datos, generador de señal, amplificador de potencia de RF, sin enfocada transductor fuente, pequeño ordenador. (2) los elementos construidos: Soportes para el hidrófono y un transductor de provisión para la rotación de cada uno de los dos ejes ortogonales a la dirección de propagación. Prueba tanque aproximadamente 1 x 0,3 x 0,3 m, el apoyo de montajes a hidrófonos / transductor y variable de la separación. Detalles electrónicos. Sistema de adquisición de datos-para determinar las amplitudes de los armónicos en múltiplos de la frecuencia del transductor, por ejemplo, digitalizadores, analizador de espectro, o un osciloscopio con un conjunto de filtros de banda estrecha eléctricos. Procedimiento para la realización de mediciones. Todas las mediciones se hacen con el hidrófono posicionado acústico en el eje del transductor.

CARACTERIZACIÓN DEL HAZ

Parámetros de presión primaria

Presión acústica de pico positivo y negativo de un guisante

Se hará una nueva búsqueda sistemática para localizar los puntos de presión acústica de pico positivo y la presión acústica de pico negativo. La presión acústica temporal-espacial pico-pico es el máximo de estos dos valores.

Presión acústica de impulsos

La presión de pulso acústico se determinó en un punto específico en el campo acústico mediante la determinación de la raíz cuadrada de la proporción de la integral del pulso de presión-cuadrado para la duración del pulso.

Presión acústica del pulso pico espacial

Se hará una nueva búsqueda sistemática para localizar el punto de la presión de pulso acústico espacial de las horas punta.

r.m.s. espacial del Pico Presión acústica

Se hará una nueva búsqueda sistemática para localizar el punto de pico espacial rms presión acústica.

Haz - Presión acústica media de pulso

Esta medición se realiza en un transductor ultrasónico especificado o grupo de elementos de transductor ultrasónico. El hidrófono se escanea en un plano perpendicular al eje de alineación del haz del transductor ultrasónico y la presión acústica de pico espacial-temporal de las horas punta se determina. Después se determina el haz-6 dB.

Presión acústica del pulso del haz de la media

Se aplica excepto en lo siguiente: En todas partes sustituir el término "pulso" por "rms"

Presión espacial de la media de pulso acústico

Esto se aplica a los sistemas de escaneo no automáticos y sólo igual a la presión acústica media de haz de impulsos.

r.m.s. espacial de la media presión acústica

Para sistemas de exploración no automáticas esto es igual a la viga de la media rms presión acústica, y en este caso rms espacial de la media la presión acústica será el término preferido.

Parámetros de propagación no lineal

La propagación de los ultrasonidos en agua a las presiones acústicas y frecuencias frecuentes encontradas en los campos médicos ultrasónicos no es un proceso lineal y la forma de onda de pulso acústico a menudo se distorsiona como resultado. En los campos de difracción, existen diferencias mejoradas entre la presión acústica de pico positivo y la presión acústica de pico negativo.

1) σm<0.5 m, poca distorsión no lineal se ha producido.

2) 0.5≤σm≥ 1.5 m, una distorsión considerable se ha producido.

3) σm˃1,5 m, una considerable distorsión no lineal y también la atenuación.

Parámetros de intensidad derivados

Como hidrófonos presión acústica medida, es conveniente que la especificación de las cantidades sobre la base de mediciones de hidrófonos se debe dar en términos de presión acústica.

Parámetros integrales pulso de intensidad derivados

El siguiente parámetro se puede derivar directamente de los parámetros de presión y la intensidad: Integral espacial pico del pulso de intensidad.

ESPECIFICACIÓN ACÚSTICA Y ETIQUETADO

Para el cumplimiento de esta norma, las declaraciones de salida acústica a los efectos de especificación y etiquetado serán los valores máximos probables. Los parámetros acústicos serán elegidos de entre los definidos en la presente norma o cualesquiera otros parámetros derivados de los mismos.