Ультразвук википедия. Ультразвуковой метод контроля: принципы работы, применение и преимущества

Что такое ультразвуковой метод контроля. Как работает ультразвуковая диагностика. Для чего применяется ультразвуковое исследование. Какие преимущества имеет УЗИ перед другими методами диагностики. Какие виды ультразвуковых датчиков существуют.

Содержание

Что такое ультразвуковой метод контроля

Ультразвуковой метод контроля — это неразрушающий способ диагностики, основанный на использовании ультразвуковых волн. Ультразвук представляет собой звуковые колебания с частотой выше 20 кГц, которые не воспринимаются человеческим ухом. Для диагностических целей обычно применяются волны частотой от 1 до 10 МГц.

При проведении ультразвукового исследования специальный датчик генерирует высокочастотные звуковые волны и принимает их отражение от внутренних структур тела. Отраженные сигналы обрабатываются компьютером и преобразуются в двухмерное изображение на экране. Таким образом, УЗИ позволяет визуализировать органы и ткани в режиме реального времени.


Принцип работы ультразвуковой диагностики

Как работает ультразвуковое исследование? Принцип действия УЗИ основан на следующих физических явлениях:

  • Генерация ультразвуковых волн датчиком
  • Проникновение ультразвука в ткани
  • Отражение волн от границ сред с разной плотностью
  • Прием отраженных сигналов датчиком
  • Компьютерная обработка и формирование изображения

Ультразвуковые волны по-разному взаимодействуют с различными тканями организма. От плотных структур, таких как кости, происходит практически полное отражение. Жидкости и мягкие ткани хорошо проводят ультразвук. Воздухосодержащие органы, например легкие, препятствуют прохождению волн.

Области применения ультразвукового контроля

Для чего применяется ультразвуковая диагностика? Основные сферы использования УЗИ включают:

  • Исследование внутренних органов брюшной полости и забрюшинного пространства
  • Диагностика заболеваний сердца и сосудов
  • Обследование органов малого таза
  • Контроль течения беременности
  • Исследование щитовидной железы
  • Диагностика заболеваний молочных желез
  • Выявление патологий костно-мышечной системы

УЗИ также широко применяется в промышленности для неразрушающего контроля материалов и изделий. С его помощью можно обнаруживать скрытые дефекты, трещины, расслоения и другие нарушения структуры.


Преимущества ультразвукового метода контроля

Какие преимущества имеет УЗИ перед другими диагностическими методами? Основные достоинства ультразвуковой диагностики:

  • Безопасность и отсутствие лучевой нагрузки
  • Неинвазивность и безболезненность процедуры
  • Возможность многократного повторения
  • Высокая информативность
  • Визуализация в режиме реального времени
  • Относительно низкая стоимость
  • Портативность оборудования

Благодаря этим преимуществам ультразвуковое исследование стало одним из самых востребованных методов диагностики в современной медицине.

Виды ультразвуковых датчиков

Для проведения УЗИ применяются различные типы датчиков, которые различаются по частоте, форме и назначению:

  • Конвексные датчики — используются для исследования органов брюшной полости
  • Линейные датчики — применяются для поверхностно расположенных структур
  • Секторные датчики — предназначены для кардиологических исследований
  • Внутриполостные датчики — используются для трансвагинального и трансректального УЗИ

Выбор подходящего датчика зависит от области исследования и поставленных диагностических задач.


Физические основы ультразвукового метода

Ультразвуковой метод контроля основан на ряде физических принципов и явлений, связанных с распространением акустических волн в среде:

Генерация ультразвука

Как происходит генерация ультразвуковых волн в датчике? Ультразвук создается с помощью пьезоэлектрических преобразователей. При подаче электрического напряжения пьезоэлемент совершает механические колебания с высокой частотой, излучая акустические волны.

Распространение волн

Каковы особенности распространения ультразвука в тканях? Ультразвуковые волны распространяются в биологических тканях со скоростью около 1540 м/с. При этом происходит постепенное ослабление сигнала за счет поглощения и рассеивания.

Отражение и преломление

Что происходит на границе сред с разными акустическими свойствами? На границе двух сред с различным акустическим сопротивлением часть энергии ультразвуковой волны отражается, а часть проходит во вторую среду, преломляясь.

Режимы ультразвукового исследования

Современные ультразвуковые аппараты позволяют проводить исследования в различных режимах:


  • В-режим (двухмерный режим) — получение стандартного двухмерного изображения
  • М-режим — оценка движения структур в режиме реального времени
  • Допплеровские режимы — исследование кровотока
  • 3D/4D-режимы — объемная визуализация

Комбинация различных режимов позволяет получить максимум диагностической информации при проведении УЗИ.

Применение ультразвука в медицине

Ультразвуковые технологии нашли широкое применение в различных областях медицины:

Диагностическое применение

Как используется УЗИ в диагностических целях? Ультразвуковое исследование позволяет:

  • Оценивать размеры, форму и структуру органов
  • Выявлять патологические образования
  • Исследовать кровоток в сосудах
  • Контролировать течение беременности

Терапевтическое применение

Какое терапевтическое действие оказывает ультразвук? Ультразвук используется для:

  • Физиотерапевтических процедур
  • Разрушения камней в почках (литотрипсия)
  • Лечения онкологических заболеваний (HIFU-терапия)

Ограничения ультразвукового метода

Несмотря на множество преимуществ, ультразвуковой метод имеет ряд ограничений:


  • Зависимость от квалификации врача
  • Сложность визуализации некоторых анатомических структур
  • Наличие артефактов изображения
  • Ограниченная глубина проникновения у тучных пациентов

Знание этих ограничений позволяет правильно интерпретировать результаты УЗИ и при необходимости дополнять исследование другими методами диагностики.

Перспективы развития ультразвуковых технологий

Каковы перспективы развития УЗИ? Основные направления совершенствования ультразвуковых технологий включают:

  • Повышение разрешающей способности и качества изображения
  • Разработку новых режимов визуализации
  • Создание портативных УЗ-сканеров
  • Внедрение технологий искусственного интеллекта для анализа изображений
  • Развитие методов ультразвуковой терапии

Эти инновации позволят расширить диагностические возможности УЗИ и повысить эффективность лечения различных заболеваний.


Базовые знания об ультразвуковом методе контроля​

Youtube

Поиск документации

Generic filters

Hidden label

Hidden label

Hidden label

Hidden label

Envelope

Auxicon-ios-telephone

У вас есть вопросы по продукту?

Напишите нам, и мы свяжемся с вами в ближайшее время!

Ваше имя

Компания

Ваш Email

Ваш телефон

Сообщение

Базовые знания об ультразвуковом методе контроля​

Невидимые и скрытые дефекты почти во всех объектах контроля могут быть обнаружены неразрушающим методом контроля с помощью ультразвука.  Ультразвуковой контроль является абсолютно безопасным методом для всех объектов контроля. Также с помощью ультразвука возможны даже самые простые измерения, как например измерение толщины стенок.

Основные
возможности

  • Контроль сварных соединений
  • Проверка дефектов и контроль качества отливок
  • Автоматическое испытание массово выпускаемых изделий с простой геометрией из стали, цветных металлов и пластмасс.
  • Измерение толщины стенок трубопроводов, сосудов и др. Измерение толщины стенки с помощью ультразвука полезно там, где точка измерения доступна только с одной стороны.

Преимущества ультразвукового контроля

  • Обнаружение поверхностных и внутренних дефектов (скрытых от поверхности)
  • Могут быть испытаны все материалы с хорошей звукопроводимостью
  • Процесс можно автоматизировать
  • Нет необходимости соблюдать специальные правила радиационной защиты.
  • Надежное обнаружение плоских дефектов (расслоения, трещины и т. д.)

Принцип

Определение методом ультразвука охватывает звуковые компоненты с частотой выше порога слышимости человека, то есть более 20 000 Гц (= 20 кГц). Основной частотный диапазон для ультразвукового контроля составляет от 0,5 МГц до 10 МГц, что значительно превышает порог слышимости. Для определенных изделий частота также может принимать значения выше 10 МГц или ниже 0,5 МГц.

Подробное описание метода

Когда ультразвуковая волна попадает на границу раздела двух сред (между средой 1 и средой 2), одна часть отражается, а другая часть передается. Их соотношение зависит от различий между двумя соседними средами (например, в отношении скорости звука и плотности). В точке перехода от стали к воздуху разница очень велика и приводит к отраженной ультразвуковой волне почти на 100%.

Дефекты объекта контроля обычно представляют собой наличие воздуха (раковины, поры, трещины и т. д.). Таким образом, ультразвуковая волна хорошо отражается и при благоприятных условиях возвращается к преобразователю. Чтобы воздушный зазор между преобразователем и компонентом не мешал, обычно используется жидкая связующая среда (вода, масло, гель и т. д.). Для автоматизированного тестирования весь объект контроля, включая датчики, обычно погружается в воду.

Скорость звука постоянна для материала и составляет 330 м / с в воздухе (при 0 ° C; 344 м / с при 20 ° C) и 5920 м / с в стали. Если скорость звука в исследуемом материале известна, глубина дефекта может быть определена довольно точно по времени прохождения ультразвука. Если оценивается время прохождения до противоположной задней стенки, ультразвуковой метод также может использоваться для измерения толщины стенки. Здесь может быть достигнуто разрешение вплоть до микрометрового диапазона. 

Намного сложнее обстоят дела с  определением размера дефекта. К сожалению, точных методов оценки не существует. Поэтому амплитуду отраженного ультразвукового сигнала обычно сравнивают с амплитудами отражения эталонных дефектов. 

 Размеры дефектов, которые можно обнаружить, находятся в диапазоне длин волн ультразвука.  При благоприятных условиях этот диапазон может начинаться с нескольких десятых миллиметра. В менее благоприятных случаях дефекты могут быть обнаружены только размером от миллиметра и выше.

Угловые датчики используются в основном для контроля сварных швов, поскольку соединение сварного шва с вертикальными датчиками не позволяет надежно проводить контроль изделия.

Наши продукты для ультразвукового контроля

КАРЛ ДОЙЧ РУС

Представительство
KARL DEUTSCH Pruef- und Messgeraetebau GmbH + Co KG в РФ и СНГ

Используя сайт вы соглашаетесь с Политика конфиденциальности

Контакты