(Tiểu luận) báo cáo môn học thiết bị đo y sinh đề tài tìm hiểu về máy chụp chiếu siêu âm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN BỘ MÔN KỸ THUẬT ĐO VÀ TIN HỌC CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO MÔN HỌC: Thiết bị đo y sinh Đề tài: Tìm hiểu máy chụp chiếu siêu âm Giảng viên: PGS.TS Nguyễn Thị Lan Hương Nhóm sinh viên thực hiện: Nhóm 18 Vương Đức Trung 20174290 Trương Hồng Anh 20173621 MỤC LỤC MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM .3 Tìm hiểu tổng quan phương pháp 1.1 Giới thiệu chung Phương pháp siêu âm 1.2 Lịch sử hình thành phát triển Phương pháp kiểm tra siêu âm Ứng dụng phương pháp kiểm tra siêu âm .6 Đánh giá chung phương pháp kiểm tra siêu âm CHƯƠNG 2: NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM Những đặc điểm sóng âm .9 Góc tới hạn khúc xạ .11 Các loại sóng âm 12 CHƯƠNG 3: ĐẦU DỊ THU PHÁT SĨNG SIÊU ÂM 14 Nguyên lý 14 Cấu tạo đầu dò 16 Phân loại đầu dò 17 3.1 Đầu dò kết hợp 17 3.2 Đầu dị góc 18 3.3 Đầu dò trễ 18 3.4 Đầu dòếp xúc trực ếp 19 3.5 Đầu dò PiezoComposite .20 Chất ếp âm dùng kiểm tra siêu âm .20 CHƯƠNG 4: XỬ LÝ TÍN HIỆU TRONG PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM 23 Tổng quan : 23 Kiểu A : .23 Kiểu B : .23 Kiểu TM : 24 Siêu âm nhiều chiều 25 Kiểu Doppler : .26 CHƯƠNG 5: Giới thiệu thiết bị kiểm tra siêu âm cụ thể 28 1) Máy siêu âm đàn hồi mô Hitachi Arie a 850 : 28 2) Các bước thực siêu âm : 29 Chương : Một số yếu tố ảnh hưởng tới kết siêu âm 29 1) Nhiệt độ : 29 2) Cơ thể người bệnh : 29 3) Kĩ thuật người sử dụng : 30 Chương : Tổng kết 30 Tài liệu tham khảo 30 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VỀ PHƯƠNG PHÁP SIÊU ÂM Tìm hiểu tổng quan phương pháp 1.1 Giới thiệu chung Phương pháp siêu âm Kiểm tra siêu âm (Ultrasonic Testing – UT) phương pháp kiểm tra dựa việc kích thích sóng siêu âm vào đối tượng vật liệu cần kiểm tra Trong hầu hết ứng dụng UT phổ biến, sóng xung siêu âm ngắn với tần số dao động trung bình từ 0,1-15 MHz (đơi lên đến 50 MHz).Sóng truyền vào vật liệu để phát sai sót bên vật liệu Hình 2: kỹ sư kiểm tra đối tượng phương pháp siêu âm Hình 1: đầu dị siêu âm Hình 3: ngun lý đo phương pháp siêu âm Một hệ thống kiểm tra UT điển hình bao gồm số đơn vị chức năng, chẳng hạn phát / thu, chuyển đổi thiết bị hiển thị Bộ thu / phát xung thiết bị điện tử tạo xung điện điện áp cao Được điều khiển xung, chuyển đổi tạo lượng siêu âm tần số cao Năng lượng âm đưa vào truyền qua vật liệu dạng sóng Khi có gián đoạn (chẳng hạn vết nứt) đường truyền sóng, phần lượng bị phản xạ trở lại từ bề mặt khuyết tật Tín hiệu sóng phản xạ đầu dị chuyển thành tín hiệu điện hiển thị hình Trong applet bên dưới, cường độ tín hiệu phản xạ hiển thị so với thời gian từ tạo tín hiệu đến nhận tiếng vọng Thời gian di chuyển tín hiệu liên quan trực tiếp đến khoảng cách mà tín hiệu truyền Bên cạnh việc sử dụng rộng rãi ứng dụng kỹ thuật (như phát / đánh giá khuyết điểm, đo kích thước, đặc tính vật liệu, v.v.), siêu âm sử dụng lĩnh vực y tế (như siêu âm, siêu âm trị liệu, v.v.) 1.2 Lịch sử hình thành phát triển Phương pháp kiểm tra siêu âm Trước Chiến tranh giới thứ hai, sonar, kỹ thuật gửi sóng âm qua nước quan sát tiếng vọng trở lại để xác định đặc điểm vật thể chìm nước, truyền cảm hứng cho nhà nghiên cứu siêu âm ban đầu khám phá cách áp dụng khái niệm vào chẩn đốn Hình 4: kiểm tra siêu âm thực tế y tế Năm 1929 1935, Sokolov nghiên cứu việc sử dụng sóng siêu âm việc phát vật thể kim loại Mulhauser, vào năm 1931, nhận sáng chế việc sử dụng sóng siêu âm, sử dụng hai đầu dị để phát lỗ hổng chất rắn Firestone (1940) Simons (1945) phát triển thử nghiệm siêu âm xung sử dụng kỹ thuật xung dội âm Hình 4: máy siêu âm đầu ên Hình 5: máy siêu âm đại ngày Ứng dụng phương pháp kiểm tra siêu âm Kiểm tra siêu âm sử dụng nhiều phương pháp kiểm tra: Kiểm tra thể tích của, mối hàn, đúc, sản phẩm… Phát khuyết điểm lỗ hổng đường ống Đối với kiểm tra tiêu chuẩn định kỳ máy móc, thiết bị, động cơ, tuabin, máy bay, v.v… Trong kiểm tra định kỳ không định kỳ trạm điện; Bao gồm nồi hơi, tàu, trống đường ống Trong kiểm tra công nghiệp định kỳ khơng định kỳ ngành dầu khí, Bao gồm lò phản ứng, đường ống, bể chứa, trao đổi nhiệt, vv… Trong kiểm tra công nghiệp định kỳ khơng định kỳ ngành hóa chất; bao gồm máy bơm lưu trữ hóa học Phương tiện giao thông công cộng; Xe lửa, tàu, xe buýt xe điện Các cơng trình bao gồm cầu, tảng dầu cối xay gió Hình 6: lĩnh vực kiểm tra siêu âm Kiểm tra siêu âm mối hàn Các loại vật liệu áp điện - Gốm áp điện Gốm áp điện cấu tạo yếu tố: cấu tạo ba yếu tố PZT (chì Pb, zorconi, titan) Gốm áp điện có áp điện cao, số điện mơi cao xử lý thành hình dạng tùy ý, chúng có yếu tố chất lượng học thấp, điện lớn độ ổn định kém, thích hợp cho đầu dị cơng suất cao rộng Hình 15: gốm áp điện lọc dải Ứng dụng, khơng lý tưởng cho ứng dụng có tần số cao, ổn định cao - Tinh thể áp điện Cấu trúc tinh thể khơng có trung tâm đối xứng có tính áp điện Chẳng hạn tinh thể thạch anh, lithium niobate, niobate lithium, niobate titan lithium niobate bóng bán dẫn sắt, lithium niobate… - Polyme áp điện (vật liệu áp điện hữu cơ) Loại vật liệu tính linh hoạt vật liệu, mật độ thấp, trở kháng thấp số điện áp cao (g) ưu điểm khác cho ý giới phát triển nhanh, đo siêu âm âm nước, cảm biến áp suất, bắt đầu đánh lửa khía cạnh khác ứng dụng Điểm bất lợi số biến áp áp điện Hình 16: polyme áp điện (d) thấp, làm cho hạn chế chuyển đổi phát xạ hoạt động 16 Cấu tạo đầu dị Hình 17: cấu tạo đầu dị thu phát sóng siêu âm Đầu dị thu phát sóng siêu âm gồm phận hình + Wetting layer: lớp bảo vệ đầu dò khỏi tác động từ môi trường nhiệt độ, bề mặt sắc nhọn Lớp thường làm nhựa cứng + Matching layer: Lớp có vai trị giống việc phối hợp trở kháng mạch điện Ở phối hợp trở kháng môi trường truyền sóng, làm cho sóng phản xạ lại nhỏ Lớp thường làm từ nhựa nhiệt rawnsn + Piezoelectric disc: đĩa áp điện, phận quan trọng đầu dị, có nhiệm vụ thu phát sóng siêu âm Nguyên lý vật liệu phân tích + Backing: lớp vật liệu nền, làm từ hỗn hợp chất đàn hồi, làm giảm sóng siêu âm truyền ngược lại bên Bởi cung cấp điện áp nhận dao động cơ, đĩa áp điện dao động phía, để đảm bảo sóng siêu âm truyền theo hướng định tắt dao động phía bên nên cần phải có lớp backing layer để giúp việc tắt không kéo dài thời gian dao động, triệt tiêu sóng dội ngược vào bên đầu dò sẵn sàng tạo dao động truyền bên 17