Ultraschallgerät (technische Funktionsweise)

Hallo zusammen,

Ich grübel gerade etwas über das Funktionsprinzip und über die Herstellung eines Ultraschallgeräts.

Erstmal meine Grundannahmen dazu:

1.) Ein Ultraschall funktioniert in der Großenordnung von ca 5MHz. 2.) Um X Hz mechanisch zu erzeugen benötigt man einen Piezo, welcher halb so dick wie die Wellenlänge ist.

Sind diese Annahmen erstmal korrekt? Wenn ich jetzt man davon ausgehe dass ein Piezo der als Piper in einem Handy verbaut ist 0,05 mm dick ist, dann erzeugt dieser in etwa mit dieser Vorraussetzung Wellenlängen von

2000 Hz (Dicke hier geraten)

Also scheint diese Vorraussetzung für einen Piezo ja korrekt zu sein.

Bei 5 MHz: \

5000000 Hz -> /\ = 0,0000002 m

Das sind 0,0002 mm

Jetzt meine erste Frage: Weiß jemand wie so ein Piezo hergestellt wird? Kennt evtl. sogar jemand einen Hersteller?

Und die zweite Frage: Wieviele parallele Piezos braucht man, um ein Ultraschallbild zu erzeugen? Wenn mehrere, wie werden diese lokal angeordnet und wie wertet man diese dann aus?

Wenn jemand mehr weiß würde ich mich freuen.

lg,

Markus -

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PS: X-Post: de.sci.electronics, de.sci.medizin.misc, de.sci.physik

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Markus Gronotte
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"Sven Meier"

Hallo Sven,

echos und dessen refektionsstärke und Laufzeit erfassen

Für die Theorie zum Einstieg schonmal nützlich.

nein. 80 bis 160 kHz sind Ultraschallreinigungsgeräte.

5 MHz kamen mir anfänglich auch etwas hoch vor für eine Welle innerhalb des Menschen, aber die Werte stimmen so. Die liegen je nach Anwendungsfall zwischen 1,8 und 9 MHz.

Hmm.. Also ich finde da nur Sachen zu Marderschreck und sowas ;) Ist auch eher unwahrscheinlich dass Reichelt Ultraschallköpfe für medizinische Untersuchungsgeräte führt.

lg,

Markus

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Markus Gronotte

Die gibts auf Räder montiert oder, phasenangesteuert nebeneinander. Letztere sind nicht so genau.

Die Dinger werden mit einem Hochspannungsimpuls zu einem "Knall" erregt und der schallt mit 1450m/s in den Körper hinein (Schallgeschwindigkeit in Wasser) Die Zahl habe ich vergessen. Die 5 MHz sind etwas zu hoch, da ist die Eindringtiefe gering, allerdings wäre die Schärfe gut. Mit 1-2 MHz kommst in den Bauch hinein.

Das Problem beim Rad ist: der Kopf ist schon wieder weg, wenn das Echo kommt.

Selbstbau: vergiß es. Da sind so viele Patente drauf, daß dir schwindlig wird. Es beliefert dich auch kein Piezo- Hersteller. "Schallkopf", "Kretztechnik" vielleicht findest du da noch was im Google.

MfG Glaser

--
"5 Köpfe denken in 1 h produktiver als 1 Kopf in 5 h".
Das sagen die 4 Köpfe mehrheitlich, die sich nach der
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Franz Glaser

Markus Gronotte schrieb:

Ein Med. Ultraschallgerät zu bauen ist nicht ganz trivial... da du mehrere echos und dessen refektionsstärke und Laufzeit erfassen mußt.

Versuch es zum experimentieren erstmal mit einer Simplen Entfernungsmessung.

hier zu mal nen Link :

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Meinr meinung nach liegt die frequnez nur bei ca 80 Khz

Es gibt auch fertige USS Kapseln ... zb. bei R*ichelt oder C*nrad

Ich hoffe ich konnte dir damit helfen...

Gruß Sven

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Sven Meier

Markus Gronotte schrieb:

echos und dessen refektionsstärke und Laufzeit erfassen

Ja das war auch eher auf eine Grundlagenforschung bezogen...

ich glaube das einfachste wäre es wenn du dir tatsächlich nen USS gerät bauen möchtest solltest du dir einen gebrauchten USS Kopf von einem echten gerät besorgen.

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Sven Meier

"Franz Glaser"

Hallo Franz,

Hast du da konkrete Patentnummern?

lg,

Markus

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Markus Gronotte

"Markus Gronotte" schrieb im Newsbeitrag news:4243b9fb$0$27190$ snipped-for-privacy@newsread4.arcor-online.net...

Privat darfst du alles machen, egal welche Patente. Ausserdem werden die meisten Patente laengst abgelaufen sein. Also frohes Basteln (kaputtes Gebrauchtgeraet kaufen ?)

--
Manfred Winterhoff, reply-to invalid, use mawin at despammed.com
homepage: http://www.geocities.com/mwinterhoff/
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MaWin

Markus Gronotte schrieb:

Du hast ja eine lustige Schallgeschwindigkeit.

Gruß Dieter

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Dieter Wiedmann

"Dieter Wiedmann"

Ok. Hast Recht. Die Rechnung war falsch.

Also nochmal:

v = l * f

l = v/f

l = (ca.1200m/s)/5MHz = 0,00024 m = 0,24 mm

Das sieht doch schon viel schöner aus =)

Nochmal für Handypiper nachrechnen:

v = (ca. 331,6m/s) / (ca.20kHz) = 0,01658 m = 1,6 cm ?

Hmm.. Nochmal andersrum:

f = v/l = (331,6m/s) / (0,1mm) = 3,3 MHz ?

Da passt doch irgendwas nicht.

Auf was kommt es beim Piezoeffekt im Bezug der Frequenz eigentlich an, auf die aufgemalte oder aufgedampfte Piezoschicht, oder auf den ganzen Körper inkl. Kleber und Bronzeplättchen?

lg,

Markus

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Markus Gronotte

Markus Gronotte schrieb:

  1. Du nimmst die Schallgeschwindigkeit in Luft - im Metall und im Kristall ist die viel höher
  2. Warum sollte man den Schallwandler nich mit einer niedrigeren als seiner Maximalfrequenz ansteuern können? Ich frage mich, woher Du diese seltsame Formel über den Zusammenhang von Dicke und Frequenz üherhaubt hast... Ist auf jeden Fall Quark...

Johannes

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Johannes Raschke

"Johannes Raschke"

Hallo Johannes,

die viel höher

Hast du da genauere Zahlen?

Maximalfrequenz ansteuern können? Ich frage mich,

üherhaubt hast... Ist auf jeden Fall Quark...

Dann sag das mal dem Autor von "Ultraschall Lexikon" Blackwell Wissenschaftsverlag Berlin-Wien.

Niedrigere Frequenzen akzeptiere ich ja wohl. Aber höhere?

lg,

Markus

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Markus Gronotte

Markus Gronotte schrieb:

die viel höher

Google sagt für c:

Messing: 3490m/s Im Kristall: frequenzabhängig

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Ich würde mal von 4000m/s ausgehen.

üherhaubt hast... Ist auf jeden Fall Quark...

Jedenfalls hat bei Dir v mal die Einheit m, mal m/s - seltsam.

Deine Annahme ist: > 2.) Um X Hz mechanisch zu erzeugen > benötigt man einen Piezo, welcher > halb so dick wie die Wellenlänge ist.

Dann hast Du die Resonanzfrequenz. Warum sollte der Schallwandler nicht auch oberhalb der Resonanzfrequenz arbeiten? Jeder Lautsprecher tut das auch...

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Johannes Raschke

"Johannes Raschke"

Upsala... Da ist mir in der Eile was durcheinandergekommen. Ich sollte sowas auf Papier und nicht in OE rechnen ;)

lg,

Markus

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Markus Gronotte

Franz Glaser spoke thusly:

Seit wann sind Patente relevant, wenn es darum geht, privat ein Einzelstück für den Hausgebrauch zu bauen?

Tschüs,

Sebastian

PS: f'up2 dse

--
http://www.baumaschinen-modelle.net

Neu: Schwerlast-FAQ
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Sebastian Suchanek

grmml Die meistverwendeten Schallköpfe zur Abdomen- (Bauch)Sonografie arbeiten werden mit 3,5 MHz getaktet, brauchbare Reichweite ca. 22 cm; 5 MHz geht auch, reicht nicht ganz so tief, aber bis ca. 15 cm durchaus brauchbar und bessere Auflösung. Mit 7,5 MHz schaue ich mir feinere Strukturen in max. 10-12 cm Tiefe an. Für intra- und subcutane Fragestellungen in max 2 cm Tiefe hab ich mal mit IIRC 15 MHz gearbeitet, ist aber keine Standardgerät mehr.

Ganz andere Gerätschaften kommen AFAIK in der Werkstoffprüfung zum Einsatz, z.B. bei der BAM.

Gruß Achim

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Achim Roessler

Nein, hab ich nicht und ich werde nicht für dich recherchieren. Ist mir auch egal. Du kriegst bloß jede Menge Schwierigkeiten, wenn du eine Zeichnung oder ein Bauteil suchst.

Der Witz wäre gewesen, daß du im Patentamt nachforschen kannst, aber das hilft dir nicht weiter weil die Technologien entweder total veraltet sind oder so verklausuliert, daß du kein Material dafür kriegst.

Ich habe dir einen Namen genannt, versuch es doch bei der Firma als Ferialpraktikant unterzukommen. Dort kannst du nicht nur Hinweise für die Technik sondern vielleicht sogar Abfall finden.

Servas!

--
"5 Köpfe denken in 1 h produktiver als 1 Kopf in 5 h".
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Franz Glaser

ist die viel höher

Maximalfrequenz ansteuern können? Ich frage mich,

üherhaubt hast... Ist auf jeden Fall Quark...

Damit du dich auskennst: Für die Zwecke, die du angegeben hast, wird der Schallkopf mit einem 200V bis 1000V - Impuls aus einem Thyristor angeknallt. Der krümmt sich vor Schmerz :-> und sendet den Knall in das Fleisch hinein. Das ist eine schnell abklingende Welle. Sie soll kurz sein denn sonst wird das Echo auch lang und unscharf.

Erst beim Echo, wenn der Schallkopf als Empfänger wirkt, ist er richtig selektiv auf eine bestimmte Frequenz. Allerdings: die Güte darf nicht hoch sein, sonst würde das Signal erst wieder verschliffen. Leider heißt das aber: unempfindlich.

Das Anknallen geschieht mit 100 bis 2000 Hz. Je tiefer, desto langsamer muß gepulst werden, weil auf das Echo von ganz tief gewartet werden muß (eh klar). Wenn Knochen oder Luftblasen im Weg sind, dann kommt nix zurück.

Ungeborene Kinder hören diesen Ton und er ist ihnen offensichtlich sehr lästig. Meine Kinder haben sich immer ganz schnell versteckt so gut sie konnten. Als sie größer als ca. 8cm wurden, hatten sie nicht mehr genug Platz zum Herumschwimmen und Verstecken :-}

Es gibt auch andere Anwendungen, mit Dauersignal, zB. Dopplermessung der Blutgeschwindigkeit in verengten Adern. Da genügen ein paar mWatt.

MfG

--
"5 Köpfe denken in 1 h produktiver als 1 Kopf in 5 h".
Das sagen die 4 Köpfe mehrheitlich, die sich nach der
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Franz Glaser
[...]

Örgs, wieder daneben ;-)

Knochen und v.a. Luft(blasen) machen eher eine (fast)Totalreflektion, daher siehst Du dahinter auch nichts mehr. Wenn Du aber auf z.b. Wasser (etwa gefüllte Harnblase) triffst, dann gibts darin praktisch kein Echo, erst an der dahinterliegenden Wand wieder.

HTH Achim

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Achim Roessler

"Franz Glaser"

Das ist doch mal ein Wort :) Sowas habe ich mir nämlich auch schon gedacht, aber ich habe wegen den angegebenen 5 MHz immer etwas gezweifelt. Ich verstehe nur noch nicht ganz wie daraus dann ein Bild entsteht. Aber da muss ich wohl wirklich ein paar Tests machen, wenn ich mal wieder Zeit finde etwas zu basteln. Ein kleinerer Ultraschallsender reicht ja erstmal zum testen.

lg,

Markus

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Markus Gronotte

"Franz Glaser"

Das ist doch mal ein Wort :) Sowas habe ich mir nämlich auch schon gedacht, aber ich habe wegen den angegebenen 5 MHz immer etwas gezweifelt. Ich verstehe nur noch nicht ganz wie daraus dann ein Bild entsteht. Aber da muss ich wohl wirklich ein paar Tests machen, wenn ich mal wieder Zeit finde etwas zu basteln. Ein kleinerer Ultraschallsender reicht ja erstmal zum testen.

Ich vermute eh, dass sich die 5 MHz eher auf die reale Wellenlänge beziehen aber nicht auf eine Konstante Welle.

lg,

Markus

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Markus Gronotte

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