استفاده انسان از امواج فراصوتی: باستانی و مدرن

Human uses of ultrasound: ancient and modern

مجله الزویر – Elsevier

سال ۲۰۰۰

چکیده

برای هزاران سال، حیوانات خاصی، از امواج فراصوتی برای بررسی مکان هایی استفاده کرده اند که نور در دسترس نیست، که خفاش ها در میان این حیوانات در انعکاس موقعیت، ماهر هستند. با علم فرا صوت، خفاش ها به سرعت و به راحتی می توانند حشرات در حال پرواز در غارهای تاریک ‘را در شب ببینند’.

انسان ها با وجود عدم توانایی در شنیدن امواج فراصوتی، از آن استفاده نموده اند. آنها این مورد را از زمان باستان توسط رام کردن گرگ ها، با شنوایی اولتراسونیک عالی آنها، برای کمک در شکار به کار می بردند. در حال حاضر، انسان ها این کار را با توسعه فن آوری شناسایی، تولید و پردازش امواج فراصوتی در جستجوی هوا و یا گازهای دیگر، در آب یا دیگر مایعات، و در مواد جامد استفاده می نمایند.

داستان این توسعه های فن آوری، یک آینه بزرگ و جذاب از تاریخ بشر شامل ظهور چنین اکتشاف ها، نوآوری ها و اختراع ها به عنوان الاستيسيته مغناطيسى، پیزوالکتریسیته، سونار، میکروسکوپ مافوق صوت، و غیره است. این لیست طولانی است. در حال حاضر ما در کاوش اشیاء زیر آب، ساختار داخلی مواد، اندام درون بدن انسان، و غیره ماهر هستیم – و باز هم این لیست طولانی است.

تعداد سیستم های مختلف مافوق صوت را می توان به یکی از سه روش کلی کلیدی طبقه بندی نمود: اکتشاف اکو-پالس، نگاشت شدت و اندازه گیری دامنه-فاز. علاوه بر این، هر یک از این دسته بندی ها را می توان با دیگران برای تولید سیستم های ترکیبی در هم آمیخت که طبقه بندی بدون ابهام آن دشوار یا غیر ممکن است.

مشکلات چالش برانگیز هنوز پابرجا هستند، اما راه حل هایی نیز یافت شده اند. اصول و تکنیک های جدید در حال کشف هستند که استفاده از امواج فراصوتی را بهبود خواهند بخشید. استفاده از فنون تمو-هولوگرافیک برای کاهش ابهام در کاوش اشیاء سه بعدی، تکنیک های میدان-نزدیک برای افزایش وضوح و استفاده از پرتوهای پراش-محدود برای ساخت تصویر با نرخ های قاب فوق العاده بالا، مواردی از این دست می باشند.

Abstract

For untold millennia certain animals have used ultrasound to probe places where light is unavailable, echo-locating bats being among the most adept. With ultrasonics, bats can quickly and safely ‘see’ at night in pursuing insects or flying in dark caves. Unable to hear ultrasound, humans have nevertheless made use of it. They did this anciently by taming wolves, with their keen ultrasonic hearing, for aiding in the hunt. Currently, they are doing this by developing technology to detect, generate and process ultrasound for searching in air or other gases, in water or other liquids, and in solids. The story of these technological developments is a large and fascinating mirror of human history involving the advent of such discoveries and inventions as magnetostriction, piezoelectricity, sonar, ultrasonic microscopy, etc. – the list is long. By now we are skilled in probing for underwater objects, the internal structure in materials, organs inside the human body, etc. – again the list is long. A number of different ultrasonic systems can be categorized into one of three key generic approaches: pulse–echo exploration, intensity mapping, and phase–amplitude measurement. In addition, each of these categories can be combined with the others to produce hybrid systems for which an unambiguous categorization is difficult or impossible. Challenging problems remain but solutions are being found. New principles and techniques are being discovered that will improve the use of ultrasound. Employing tomo-holographic techniques to reduce ambiguity in probing three-dimensional objects, near-field techniques to boost resolution and using limited-diffraction beams to provide image construction with ultra high frame rates are cases in point.

دانلود رایگان مقاله انگلیسی

خرید ترجمه آماده ورد