Mi a hanghullám kép létrehozásának folyamata?

Hanghullám kép létrehozása, más néven szonográfia néven ismert vagy akusztikus képalkotás , több lépést foglal magában, az alkalmazott technikától függően. Nincs egyetlen folyamat, mivel különböző módszerek léteznek, mindegyiknek megvan a saját árnyalata. Néhány általános elem azonban a következő:

1. Hanghullám -generáció:

* Átadat: Egy átalakító (gyakran piezoelektromos kristály) magas frekvenciájú hanghullámokat (ultrahang) generál az impulzusokban. A frekvencia meghatározza a felbontást - magasabb frekvenciát =jobb felbontás, de a sekélyebb behatolás. Alacsonyabb frekvencia =rosszabb felbontás, de mélyebb behatolás.

* Átvitel: Ezeket a hanghullámokat a közegbe továbbítják (például az emberi test, egy darab fém stb.).

2. Hullámterjesztés és interakció:

* Reflection &Refraction: Ahogy a hanghullámok áthaladnak a médiumon, interfészek találkoznak a különböző szövetek vagy anyagok között, amelyek különböző akusztikus impedanciájúak (a sűrűség és a hangsebesség terméke). Ezen interfészeknél a hangenergia egy része visszatükröződik az átalakító felé, míg néhányat refraktálva (hajlított) vagy tovább továbbítják.

* szórás: A hanghullámokat a közegben lévő kis szerkezetek is szétszórhatják.

3. Jelfogadás és feldolgozás:

* Fogadás: A visszavert hanghullámokat ugyanaz az átalakító fogadja (a legtöbb esetben).

* repülési idő mérése: A transzducer megméri azt az időt, amely ahhoz szükséges, hogy a hanghullámok az interfészre és a vissza utazzanak. Ez az idő közvetlenül arányos az interfész távolságával.

* Amplitude mérés: A tükrözött jel erőssége (amplitúdója) információt nyújt az interfész tulajdonságairól - az erősebb reflexiók általában nagyobb különbséget jeleznek az akusztikus impedanciában.

* jelfeldolgozás: A kapott jeleket amplifikáljuk, szűrjük (a zaj csökkentése érdekében), és feldolgozzuk a tárgyak eltávolítása és a képminőség javítása érdekében. Ez magában foglalhatja olyan technikákat, mint a sugárformázás (a transzducer tömb több elemének jeleinek kombinálása) és a dinamikus fókuszálás (a hangnyaláb fókuszának beállítása).

4. Képképződés:

* Adatkonverzió: A feldolgozott repülési idő és az amplitúdó adatait képré alakítják. Különböző technikák léteznek, de általában a képen lévő pixel fényereje vagy színe megfelel a visszavert jel erősségének egy adott helyen. Ez képezi a közeg belső szerkezetének vizuális ábrázolását.

* képkijelző: A kapott kép egy monitoron jelenik meg.

specifikus technikák:

A fenti lépések általánosak. Különböző akusztikus képalkotó technikák léteznek, mindegyik variációkkal:

* Ultrahang (orvosi képalkotás): Viszonylag magas frekvenciájú hanghullámokat használ az orvosi diagnózishoz. Különböző módok (B-mód, M-mód, Doppler) különféle képtípusokat kínálnak.

* szonár (víz alatti akusztika): Navigációhoz, a tengerfenék feltérképezéséhez és a víz alatti tárgyak észleléséhez használják. Gyakran alacsonyabb frekvenciákat használ a hosszabb távú kimutatáshoz.

* Akusztikus mikroszkópia: Rendkívül magas frekvenciájú hanghullámokat használ a mikroszkopikus szerkezetek nagyon részletes képeinek készítéséhez.

* Photoacoustic képalkotás: Lézeres impulzusokat használ ultrahanghullámok előállításához, lehetővé téve a biológiai szövet nagy felbontású képalkotását.

Összefoglalva:a hanghullám kép létrehozása a hanghullámok küldésének, a visszavert hullámok észlelésének, a repülés és az amplitúdó idejének mérésének, a jelek feldolgozásának, majd az adatok konvertálásának az objektum vagy közepes képalkotó belső szerkezetének vizuális ábrázolásává. A folyamat konkrét részletei az alkalmazástól és a használt technológiától függően változnak.