Методы диагностики и лечения по                параметрам БАТ

4.8. Конструкция датчика ультрозвуковых колебаний.

     Назначение пьезопреобразователя в устройстве состоит в преобразовании электрических колебаний в механические и наоборот, то есть используется как прямой, так и обратный пьезоэлектрический эффект.

     Ультразвуковые волны - есть процесс передающихся сжатий и растяжений среды. Они возникают и распространяются при колебаниях любого тела. Однако различие звука и ультразвука по иска частоте обуславливает весьма существенное различие и особенности в проявлении некоторых их свойств. Так с увеличением частоты колебаний значительно легче могут быть получены во много раз более высокие скорости колебаний частиц среды, то есть значительно легче могут быть получены колебания большей силы. Интенсивность и сила звука пропорциональны квадрату амплитуды и частоты колебаний. Причём прямой и обратный пьезоэффект проявляются в наиболее сильной степени в момент резонанса, то есть когда собственная частота кристалла будет равна частоте вынужденных колебаний. А собственный резонанс пьезоэлектрического резонатора зависит от его размеров и конструкции держателя. Считается, что резонаторы в форме дисков, имеющих симметрию формы, менее всего склонны иметь паразитные резонансы. Резонансная частота относительно тонкого диска определяется в первую очередь его диаметром и зависит от отношения диаметра к толщине.

     Вибропреобразователь имеет многослойную структуру, так как для различных контролируемых сред необходимы различные защитные материалы переходных слоёв, обладающих в тоже время хорошими акустическими параметрами. Известно, что волны многократно отражаются внутри пьезопластины, внутри переходных слоёв и всей системы в целом. Конечная ультразвуковая волна является результатом совокупной передачи энергии среде после всех многократных отражений. Наличие переходных слоёв изменяет также электрические характеристики датчика. Электромеханический резонанс пьезопреобразователя наступает в момент, когда по его толщине устанавливает режим стоячих волн. Установлено, что основная резонансная частота пьезопреобразователя соответствует частота колебаний комплекса - преобразователь - переходные слои, с увеличением нагрузки понижается резонансная частота.

     Характеристики резонаторов вблизи резонансной частоты зависит от вида держателя. Интенсивность ультразвука можно повысить с помощью рефлекторов или придавая соответствующую форму излучателям. В технике для усиления колебаний применяются трансформаторы скорости или концентраторы, использующие эффект колебаний при уменьшении сечения стержня. Формы изменения сечения концентратора могут быть различными: коническими, экспоненциальными и составленными из двух четвертьволновых цилиндров. Все эти формы дают примерно одинаковое увеличение амплитуд колебаний, во сколько уменьшается сечение концентратора.

     Указанные выше обстоятельства учитывались при выборе конструкции пьезопреобразователя. Сборочный чертёж датчика приведён на рис. 4.19. Корпус (1) изготовлен из латуни ЛС-59, одновременно он служит демпфером и экраном для защиты от электромагнитных полей. Чувствительный элемент (ЧЭ) (5) изготовлен из ЦТС-22 керамики. Площадь его составляет 0,146 мм2, а толщина 1 мм. Частота возбуждения 500КГц. Чувствительный элемент находится между двумя латунными кольцами (З) с припаянными к ним токосъёмниками (4). Токосъёмники изолируются от корпуса двумя изолирующими прокладками (2). Волновод (8) с концентратором (6) плотно прижимается в токосъёмной пластине зажимной гайкой (7). Габаритные размеры показаны на сборочной чертеже.

     Особенностью датчика является то, что волновод с концентратом выполнен заодно из латуни ЛС-59.

Рис. 4.20. Сборочный чертеж датчика.

Параметры датчика приведены в таблице 4.3.

     Соответственно в таблице 4.4 и таблице 4.5 приведены данные коэффициента отражения (Котр), амплитуды излучаемой волны (А) и выходное излучение с делителя УС1 и УС2 (рис. 4.17.) для каждого вида тканей зуба.

Ткань	Котр	А, мкм	, мВ
Эмаль	0,395	9,2	194
Дентин	0,56	13	274
Пульпа	0,905	21	450
Цемент	0,644	15	314

Ткань	Котр	А, мкм	, мВ
Эмаль	0,5	12,6	268
Дентин	0,644	15	320
Пульпа	0,926	21,6	460
Цемент	0,715	16,6	350

     Конструктивно датчики могут быть выполнены с другими типами волноводов. Например, гибкий волновод из стальных шариков, что позволит: