נאָדל בעוועל דזשיאַמאַטרי אַפעקץ בייגן אַמפּליטוד אין אַלטראַסאַונד-אַמפּלאַפייד פיין נאָדל ביאָפּסי

דאנק איר פֿאַר באזוכן Nature.com.איר נוצן אַ בלעטערער ווערסיע מיט לימיטעד CSS שטיצן.פֿאַר דער בעסטער דערפאַרונג, מיר רעקאָמענדירן אַז איר נוצן אַ דערהייַנטיקט בלעטערער (אָדער דיסייבאַל קאַמפּאַטאַבילאַטי מאָדע אין Internet Explorer).אין אַדישאַן, צו ענשור אָנגאָינג שטיצן, מיר ווייַזן דעם פּלאַץ אָן סטיילז און דזשאַוואַסקריפּט.
דיספּלייז אַ קעראַסעל פון דרייַ סליידז אין אַמאָל.ניצן די פריערדיקע און ווייַטער קנעפּלעך צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט, אָדער נוצן די סליידער קנעפּלעך אין די סוף צו מאַך דורך דריי סליידז אין אַ צייט.
עס איז לעצטנס דעמאַנסטרייטיד אַז די נוצן פון אַלטראַסאַונד קענען פֿאַרבעסערן געוועב טראָגן אין אַלטראַסאַונד-ענכאַנסט פייַן נאָדל אַספּיראַטיאָן ביאָפּסי (USeFNAB) קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל פייַן נאָדל אַספּיראַטיאָן ביאָפּסי (FNAB).די שייכות צווישן בעוואַל דזשיאַמאַטרי און נאָדל שפּיץ קאַמף איז נאָך נישט ינוועסטאַגייטאַד.אין דעם לערנען, מיר ינוועסטאַגייטאַד די פּראָפּערטיעס פון נאָדל אפקלאנג און דעפלעקטיאָן אַמפּליטוד פֿאַר פאַרשידן נאָדל בעוואַל געאָמעטריעס מיט פאַרשידענע בעוואַל לענגקטס.ניצן אַ קאַנווענשאַנאַל לאַנסעט מיט אַ 3.9 מם שנייַדן, די שפּיץ דעפלעקטיאָן מאַכט פאַקטאָר (דפּר) איז געווען 220 און 105 μm / וו אין לופט און וואַסער, ריספּעקטיוולי.דאָס איז העכער ווי די אַקסיממעטריק 4 מם בעוואַל שפּיץ, וואָס אַטשיווד אַ דפּר פון 180 און 80 μm / וו אין לופט און וואַסער ריספּעקטיוולי.דער לערנען כיילייץ די וויכטיקייט פון די שייכות צווישן די בענדינג סטיפנאַס פון די בעוואַל דזשיאַמאַטרי אין דעם קאָנטעקסט פון פאַרשידענע ינסערשאַן אַידס, און אַזוי קען צושטעלן ינסייט אין מעטהאָדס פֿאַר קאַנטראָולינג קאַטינג קאַמף נאָך פּאַנגקטשער דורך טשאַנגינג די נאָדל בעוואַל דזשיאַמאַטרי, וואָס איז וויכטיק פֿאַר USeFNAB.אַפּפּליקאַטיאָן ענינים.
פיין נאָדל אַספּיראַטיאָן ביאָפּסי (FNAB) איז אַ טעכניק אין וואָס אַ נאָדל איז געניצט צו באַקומען אַ מוסטער פון געוועב ווען אַ אַבנאָרמאַלאַטי איז סאַספּעקטיד1,2,3.פראַנסעען-טיפּ עצות האָבן שוין געוויזן צו צושטעלן העכער דיאַגנאָסטיק פאָרשטעלונג ווי טראדיציאנעלן לאַנסעט 4 און מענגיני 5 עצות.אַקסיסימעטריק (ד"ה סערקאַמפערענטשאַל) בעוואַלז זענען אויך פארגעלייגט צו פאַרגרעסערן די ליקעליהאָאָד פון אַ טויגן מוסטער פֿאַר היסטאָפּאַטהאָלאָגי6.
בעשאַס אַ ביאָפּסי, אַ נאָדל איז דורכגעגאנגען דורך לייַערס פון הויט און געוועב צו אַנטדעקן סאַספּישאַס פּאַטאַלאַדזשי.לעצטע שטודיום האָבן געוויזן אַז אַלטראַסאַניק אַקטאַוויישאַן קענען רעדוצירן די פּאַנגקטשער קראַפט פארלאנגט צו אַקסעס ווייך געוועבן 7,8,9,10.נאָדל בעוואַל דזשיאַמאַטרי איז געוויזן צו ווירקן נאָדל ינטעראַקשאַן פאָרסעס, למשל, מער בעוואַלז האָבן שוין געוויזן צו האָבן נידעריקער געוועב דורכדרונג פאָרסעס 11.עס איז געווען סאַגדזשעסטיד אַז נאָך די נאָדל איז דורכגעגאנגען די געוועב ייבערפלאַך, ד"ה נאָך פּאַנגקטשער, די קאַטינג קראַפט פון די נאָדל קען זיין 75% פון די גאַנץ נאָדל-געוועב ינטעראַקשאַן קראַפט12.אַלטראַסאַונד (יו.אנדערע מעטהאָדס צו פֿאַרבעסערן ביין ביאָפּסי האָבן שוין דעוועלאָפּעד פֿאַר שווער געוועב מוסטערונג14,15 אָבער קיין רעזולטאַטן האָבן שוין רעפּאָרטעד וואָס פֿאַרבעסערן ביאָפּסי קוואַליטעט.עטלעכע שטודיום האָבן אויך געפונען אַז מעטשאַניקאַל דיספּלייסמאַנט ינקריסיז מיט ינקריסינג אַלטראַסאַונד פאָר וואָולטידזש 16,17,18.כאָטש עס זענען פילע שטודיום פון אַקסיאַל (לאַנדזשאַטודאַנאַל) סטאַטיק פאָרסעס אין נאָדל-געוועב ינטעראַקשאַנז 19,20, שטודיום אויף די טעמפּעראַל דינאַמיק און נאָדל בעוועל דזשיאַמאַטרי אין אַלטראַסאַניק ענכאַנסט FNAB (USeFNAB) זענען לימיטעד.
דער ציל פון דעם לערנען איז געווען צו פאָרשן די ווירקונג פון פאַרשידענע בעוואַל דזשיאַמאַטריעס אויף נאָדל שפּיץ קאַמף געטריבן דורך נאָדל פלעקסיאָן ביי אַלטראַסאַניק פריקוואַנסיז.אין באַזונדער, מיר ינוועסטאַגייטאַד די ווירקונג פון די ינדזשעקשאַן מיטל אויף נאָדל שפּיץ דעפלעקטיאָן נאָך פּאַנגקטשער פֿאַר קאַנווענשאַנאַל נאָדל בעוואַלז (למשל, לאַנסעץ), אַקסיממעטריק און אַסיממעטריק איין בעוואַל דזשיאַמאַטריעס (פיגורע צו פאַסילאַטייט די אַנטוויקלונג פון USeFNAB נעעדלעס פֿאַר פאַרשידן צוועקן אַזאַ ווי סעלעקטיוו סאַקשאַן צוטריט אָדער ווייך געוועב נוקליי.
פאַרשידן בעוועל דזשיאַמאַטריעס זענען אַרייַנגערעכנט אין דעם לערנען.(אַ) לאַנסעץ קאַנפאָרמינג צו ISO 7864:201636 ווו \(\אַלפאַ\) איז די ערשטיק בעוואַל ווינקל, \(\טהעטאַ\) איז די צווייטיק בעוואַל ראָוטיישאַן ווינקל, און \(\פי\) איז די צווייטיק בעוואַל ראָוטיישאַן ווינקל אין דיגריז , אין דיגריז (\(^\סירק\)).(ב) לינעאַר אַסיממעטריק איין-סטעפּ טשאַמפערס (גערופן "נאָרמאַל" אין DIN 13097: 201937) און (C) לינעאַר אַקסיממעטריק (סירקומפערענטיאַל) איין-סטעפּ טשאַמפערס.
אונדזער צוגאַנג איז צו ערשטער מאָדעל די ענדערונג אין די בענדינג ווייוולענגט צוזאמען די שיפּוע פֿאַר קאַנווענשאַנאַל לאַנסעט, אַקסיסימעטריק און אַסיממעטריק איין-בינע שיפּוע געאָמעטריעס.דערנאָך מיר קאַלקיאַלייטיד אַ פּאַראַמעטריק לערנען צו ונטערזוכן די ווירקונג פון בעוואַל ווינקל און רער לענג אויף אַריבערפירן מעקאַניזאַם מאָביליטי.דעם איז געטאן צו באַשטימען די אָפּטימאַל לענג פֿאַר מאכן אַ פּראָוטאַטייפּ נאָדל.באַזירט אויף די סימיאַליישאַן, נאָדל פּראָוטאַטייפּס זענען געמאכט און זייער רעזאַנאַנט נאַטור אין לופט, וואַסער און 10% (וו / וו) באַליסטיק דזשעלאַטאַן איז יקספּערמענאַלי קעראַקטערייזד דורך מעסטן די וואָולטידזש אָפּשפּיגלונג קאָואַפישאַנט און קאַלקיאַלייטינג די מאַכט אַריבערפירן עפעקטיווקייַט, פֿון וואָס די אַפּערייטינג אָפטקייַט איז געווען באשלאסן..צום סוף, הויך-גיכקייַט ימאַגינג איז געניצט צו גלייך מעסטן די דעפלעקטיאָן פון די בענדינג כוואַליע אין די שפּיץ פון די נאָדל אין לופט און וואַסער, און צו אָפּשאַצן די עלעקטריקאַל מאַכט טראַנסמיטטעד דורך יעדער טילט און די דעפלעקטיאָן מאַכט פאַקטאָר (דפּר) דזשיאַמאַטרי פון די ינדזשעקטיד. מיטל.
ווי געוויזן אין פיגורע 2אַ, נוצן נומ 21 רער (0.80 מם אָד, 0.49 מם שייַן, 0.155 מם רער וואַנט גרעב, נאָרמאַל וואַנט ווי ספּעסיפיעד אין ISO 9626:201621) געמאכט פון 316 ומבאַפלעקט שטאָל (יאָנג ס מאָדולוס 205).\(\טעקסט {GN/m}^{2}\), געדיכטקייַט 8070 קג/מ\(^{3}\), פּאָיססאָן ס פאַרהעלטעניש 0.275).
באַשטימונג פון די בענדינג ווייוולענגט און טונינג פון די ענדלעך עלעמענט מאָדעל (FEM) פון די נאָדל און גרענעץ טנאָים.(אַ) באַשטימונג פון בעוואַל לענג (BL) און רער לענג (TL).(ב) דריי-דימענשאַנאַל (3D) ענדלעך עלעמענט מאָדעל (FEM) ניצן האַרמאָניק פונט קראַפט \(\tilde{F}_y\vec{j}\) צו אָנצינדן די נאָדל אין די פּראַקסימאַל סוף, אָפּנייגן די פונט און מעסטן גיכקייַט פּער שפּיץ (\( \tilde{u}_y\vec {j}\), \(\tilde{v}_y\vec {j}\)) צו רעכענען די מעטשאַניסטיק אַריבערפירן מאָביליטי.\(\lambda _y\) איז דיפיינד ווי די בענדינג כוואַליע לענג פֿאַרבונדן מיט די ווערטיקאַל קראַפט \(\tilde{F}_y\vec {j}\).(ג) באשטימען דעם צענטער פון גראוויטאציע, קרײַז-סעקציע שטח א, און אינערציע מאמענטן \(I_{קס}\) און \(I_{י}\) ארום דעם X-אקס און די י-אַקס ריספּעקטיוולי.
ווי געוויזן אין Fig.2b,c, פֿאַר אַ ינפאַנאַט (אומבאַדינגט) שטראַל מיט קרייַז-סעקשאַנאַל שטח א און אין אַ גרויס ווייוולענגט קאַמפּערד מיט די גרייס פון דעם קרייַז-דורכשניט פון די שטראַל, די בענדינג (אָדער בענדינג) פאַסע גיכקייַט \(c_{EI}\ ) איז דיפיינד ווי 22:
ווו E איז יונג ס מאָדולע (\(\טעקסט {N/m}^{2}\)), \(\omega _0 = 2\pi f_0\) איז די עקסייטיישאַן ווינקלדיק אָפטקייַט (ראַד/s), ווו \( f_0 \ ) איז די לינעאַר אָפטקייַט (1/s אָדער Hz), I איז דער ינערשאַ מאָמענט פון דער געגנט אַרום דער אַקס פון אינטערעס \((\טעקסט {m}^{4})\) און \(m'=\ rho _0 A \) איז די מאַסע אויף אַפּאַראַט לענג (קג/מ), ווו \(\rho _0\) איז די געדיכטקייַט \((\text {kg/m}^{3})\) און A איז דער קרייַז -סעקשאַנאַל געגנט פון די שטראַל (קסי פלאַך) (\ (\ טעקסט {מ} ^ {2} \)).זינט אין אונדזער פאַל די געווענדט קראַפט איז פּאַראַלעל צו די ווערטיקאַל י-אַקס, ד"ה \(\tilde{F}_y\vec {j}\), מיר זענען בלויז אינטערעסירט אין דעם מאָמענט פון ינסערשאַן פון די געגנט אַרום די האָריזאָנטאַל X- אַקס, הייסט \(איך_{קסקס} \), אַזוי:
פֿאַר די ענדלעך עלעמענט מאָדעל (FEM), אַ ריין האַרמאָניק דיספּלייסמאַנט (עם) איז אנגענומען, אַזוי די אַקסעלעריישאַן (\(\טעקסט {m/s}^{2}\)) איז אויסגעדריקט ווי \(\partial ^2 \vec { ו}/ \ פּאַרטיייש ט^2 = -\אָמעגאַ ^2\וועק {ו}\), למשל \(\וועק {ו}(רענטגענ, י, ז, ה) := ו_קס\וועק {י} + ו_י \vec {j }+ u_z\vec {k}\) איז אַ דריי-דימענשאַנאַל דיספּלייסמאַנט וועקטאָר דיפיינד אין ספּיישאַל קאָואָרדאַנאַץ.ריפּלייסינג די יענער מיט די ענדלעך דיפאָרמאַבאַל לאַגראַנדזשאַן פאָרעם פון די מאָמענטום וואָג געזעץ23, לויט צו זיין ימפּלאַמענטיישאַן אין די COMSOL Multiphysics ווייכווארג פּעקל (ווערסיעס 5.4-5.5, COMSOL ינק., מאַססאַטשוסעטץ, USA), גיט:
ווו \(\vec {\nabla}:= \frac{\partial}}{\partial x}\vec {i} + \frac{\partial}}{\partial y}\vec {j} + \frac{ \partial }{\partial z}\vec {k}\) איז דער טענסאָר דיווערדזשאַנס אָפּעראַטאָר, און \({\underline{\sigma}}\) איז דער צווייטער Piola-Kirchhoff דרוק טענסאָר (צווייטע סדר, \(\ טעקסט {N /m}^{2}\)), און \(\vec {F_V}:= F_{V_x}\vec {i}+ F_{V_y}\vec {j}+ F_{V_z}\vec { ק} \) איז דער וועקטאָר פון די גוף קראַפט (\(\ טעקסט {N/m}^{3}\)) פון יעדער דיפאָרמאַבאַל באַנד, און \(e^{j\phi}\) איז די פאַסע פון ​​די גוף קראַפט, האט אַ פאַסע ווינקל \(\ פי\) (ראַד).אין אונדזער פאַל, די באַנד קראַפט פון דעם גוף איז נול, און אונדזער מאָדעל אַסומז דזשיאַמעטריק לינעאַריטי און קליין ריין עלאַסטיק דיפאָרמיישאַנז, ד"ה \({\underline{\varepsilon}}^{el} = {\underline{\varepsilon}}\ ), ווו \({\underline{\varepsilon}}^{el}\) און \({\underline{ \varepsilon}}\) - עלאַסטישע דעפאָרמאַטיאָן און גאַנץ דיפאָרמיישאַן (דימענשאַנזלעסס פון די רגע סדר), ריספּעקטיוולי.האָאָקע ס קאַנסטאַטוטיוו יסאָטראָפּיק ילאַסטיסאַטי טענסער \(\underline {\underline {C))\) איז באקומען מיט יונג ס מאָדולע E(\(\טעקסט{N/m}^{2}\)) און פּאָיססאָן ס פאַרהעלטעניש v איז דיפיינד, אַזוי אַז \ (\ונדערלינע{\underline{C}}:=\underline{\underline{C}}(E,v)\) (פערטער סדר).אזוי דער דרוק חשבון ווערט \({\underline{\sigma}} := \underline{\underline{C}}:{\underline{\varepsilon}}\).
די חשבונות זענען דורכגעקאָכט מיט 10-נאָדע טעטראַהעדראַל עלעמענטן מיט עלעמענט גרייס \(\le\) 8 μם.די נאָדל איז מאָדעלעד אין וואַקוום, און די מעטשאַניקאַל מאָביליטי אַריבערפירן ווערט (מס-1 ה-1) איז דיפיינד ווי \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|= |\tilde{v}_y\vec {j} |/|\ tilde{F}_y\vec {j}|\)24, וווּ \(\tilde{v}_y\vec {j}\) איז די רעזולטאַט קאָמפּלעקס גיכקייַט פון די האַנטפּיעסע, און \( \tilde{ F} _y\vec {j }\) איז אַ קאָמפּלעקס דרייווינג קראַפט ליגן בייַ די פּראַקסימאַל סוף פון די רער, ווי געוויזן אין Fig. 2b.טראַנסמיססיווע מעטשאַניקאַל מאָביליטי איז אויסגעדריקט אין דעסאַבאַלז (דב) ניצן די מאַקסימום ווערט ווי אַ רעפֿערענץ, ד"ה \(20\לאָג _{10} (|\tilde{Y}|/ |\tilde{Y}_{max}|)\ ), אַלע FEM שטודיום זענען דורכגעקאָכט מיט אַ אָפטקייַט פון 29.75 כז.
דער פּלאַן פון די נאָדל (Fig. 3) באשטייט פון אַ קאַנווענשאַנאַל 21 מאָס היפּאָדערמיק נאָדל (קאַטאַלאָג נומער: 4665643, סטעריקאַן\(^\circledR\), מיט אַ ויסווייניקסט דיאַמעטער פון 0.8 מם, אַ לענג פון 120 מם, געמאכט פון AISI קראָומיאַם-ניקעל ומבאַפלעקט שטאָל 304., B. Braun Melsungen AG, Melsungen, דייַטשלאַנד) געשטעלט אַ פּלאַסטיק לוער לאַק אַרבל געמאכט פון פּאַליפּראָופּאַלין פּראַקסימאַל מיט אַ קאָראַספּאַנדינג שפּיץ מאָדיפיקאַטיאָן.די נאָדל רער איז סאַדערד צו די וואַוועגייד ווי געוויזן אין Fig. 3b.די וואַוועגייד איז געדרוקט אויף אַ ומבאַפלעקט שטאָל 3 ד דרוקער (EOS Stainless Steel 316L אויף אַן EOS M 290 3D דרוקער, 3D Formtech Oy, Jyväskylä, פינלאַנד) און דעמאָלט אַטאַטשט צו די Langevin סענסער מיט M4 באָלץ.די Langevin טראַנסדוסער באשטייט פון 8 פּיעזאָעלעקטריק רינג עלעמענטן מיט צוויי ווייץ אין יעדער סוף.
די פיר טייפּס פון עצות (פּיקטשערד), אַ קאמערשעל בנימצא לאַנסעט (ל), און דריי מאַניאַפאַקטשערד אַקסיסימעטריק איין-בינע בעוואַלז (AX1-3) זענען קעראַקטערייזד דורך בעוועל לענגקטס (BL) פון ריספּעקטיוולי 4, 1.2 און 0.5 מם.(אַ) נאָענט-אַרויף פון די פאַרטיק נאָדל שפּיץ.(ב) שפּיץ מיינונג פון פיר פּינס סאַדערד צו אַ 3 ד געדרוקט וואַוועגייד און דעמאָלט קאָננעקטעד צו די Langevin סענסער מיט מ 4 באָלץ.
דריי אַקסיממעטריק בעוואַל עצות (Fig. 3) (TAs Machine Tools Oy) זענען מאַניאַפאַקטשערד מיט בעוואַל לענגקטס (BL, באשלאסן אין Fig. 2a) פון 4.0, 1.2 און 0.5 מם, קאָראַספּאַנדינג צו \(\אַפּפּראָקס\) 2\ (^\ סירק\), 7\(^\סירק\) און 18\(^\סירק\).די ווייץ פון וואַוועגייד און סטילוס זענען 3.4 ± 0.017 ג (מיטן ± סד, n = 4) פֿאַר בעוואַל ל און AX1-3, ריספּעקטיוולי (Quintix\(^\circledR\) 224 Design 2, Sartorius AG, Göttingen, דייַטשלאַנד).די גאַנץ לענג פון די שפּיץ פון די נאָדל צו די סוף פון די פּלאַסטיק אַרבל איז 13.7, 13.3, 13.3, 13.3 סענטימעטער פֿאַר די בעוואַל ל און AX1-3 אין פיגורע 3ב, ריספּעקטיוולי.
פֿאַר אַלע נאָדל קאַנפיגיעריישאַנז, די לענג פון די שפּיץ פון די נאָדל צו די שפּיץ פון די וואַוועגייד (ד"ה סאַדערינג געגנט) איז 4.3 סענטימעטער, און די נאָדל רער איז אָריענטיד אַזוי אַז די בעוואַל איז פייסינג אַרויף (ד"ה פּאַראַלעל צו די י אַקס). ).), ווי אין (פיג. קסנומקס).
א מנהג שריפט אין MATLAB (R2019a, The MathWorks ינק., מאַססאַטשוסעטץ, USA) פליסנדיק אויף אַ קאָמפּיוטער (ברייט 7490, Dell ינק., טעקסאַס, USA) איז געניצט צו דזשענערייט אַ לינעאַר סינוסוידאַל ויסקערן פון 25 צו 35 כז אין 7 סעקונדעס, קאָנווערטעד צו אַן אַנאַלאָג סיגנאַל דורך אַ דיגיטאַל-צו-אַנאַלאָג (DA) קאַנווערטער (Analog Discovery 2, Digilent Inc., Washington, USA).דער אַנאַלאָג סיגנאַל \(V_0\) (0.5 וופּ-פּ) איז דעמאָלט אַמפּלאַפייד מיט אַ דעדאַקייטאַד ראַדיאָ אָפטקייַט (רף) אַמפּלאַפייער (Mariachi Oy, Turku, פינלאַנד).די פאַלינג אַמפּלאַפייינג וואָולטידזש \({V_I}\) איז רעזולטאַט פון די רף אַמפּלאַפייער מיט אַ רעזולטאַט ימפּידאַנס פון 50 \(\ תוו\) צו אַ טראַנספאָרמער געבויט אין די נאָדל סטרוקטור מיט אַ אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס פון 50 \(\Omega)\) Langevin טראַנסדוסער (פראָנט און דערציען מולטילייַער פּיעזאָעלעקטריק טראַנסדוסער, לאָודיד מיט מאַסע) זענען געניצט צו דזשענערייט מעטשאַניקאַל כוואליעס.דער מנהג רף אַמפּלאַפייער איז יקוויפּט מיט אַ צווייענדיק-קאַנאַל שטייענדיק כוואַליע מאַכט פאַקטאָר (SWR) מעטער וואָס קענען דעטעקט אינצידענט \({V_I}\) און שפיגלט אַמפּלאַפייד וואָולטידזש \(V_R\) דורך אַ 300 כז אַנאַלאָג-צו-דיגיטאַל (AD) ) קאַנווערטער (אַנאַלאָג דיסקאָווערי 2).די עקסייטיישאַן סיגנאַל איז אַמפּליטוד מאַדזשאַלייטיד אין די אָנהייב און אין די סוף צו פאַרמייַדן אָוווערלאָודינג די אַמפּליפיער אַרייַנשרייַב מיט טראַנזיאַנץ.
ניצן אַ מנהג שריפט ימפּלאַמענאַד אין MATLAB, די אָפטקייַט ענטפער פֿונקציע (AFC), ד"ה אַסומז אַ לינעאַר סטיישאַנערי סיסטעם.אויך צולייגן אַ 20-40 כז באַנד פאָרן פילטער צו באַזייַטיקן אַנוואָנטיד פריקוואַנסיז פון דעם סיגנאַל.ריפערינג צו טראַנסמיסיע שורה טעאָריע, \(\tilde{H}(f)\) אין דעם פאַל איז עקוויוואַלענט צו די וואָולטידזש אָפּשפּיגלונג קאָואַפישאַנט, ד"ה \(\rho _{V} \equiv {V_R}/{V_I} \)26 זינט די רעזולטאַט ימפּידאַנס פון די אַמפּלאַפייער \(ז_0\) קאָראַספּאַנדז צו די אַרייַנשרייַב ימפּידאַנס פון די געבויט-אין טראַנספאָרמער פון די קאַנווערטער, און די אָפּשפּיגלונג קאָואַפישאַנט פון עלעקטריק מאַכט \({פּ_ר}/{פּ_י}\) איז רידוסט צו \ ({V_R}^ 2/{V_I}^2\), איז \(|\רהאָ _{V}|^2\).אין דעם פאַל ווען די אַבסאָלוט ווערט פון עלעקטריקאַל מאַכט איז פארלאנגט, רעכענען די אינצידענט \(P_I\) און שפיגלט \(P_R\) מאַכט (W) דורך גענומען די וואָרצל מיטל קוואַדראַט (רמס) ווערט פון די קאָראַספּאַנדינג וואָולטידזש, פֿאַר בייַשפּיל, פֿאַר אַ טראַנסמיסיע שורה מיט סינוסוידאַל עקסייטיישאַן, \(P = {V}^2/(2Z_0)\)26, ווו \(ז_0\) יקוואַלז 50 \(\אָמעגאַ\).די עלעקטריקאַל מאַכט איבערגעגעבן צו די מאַסע \(P_T\) (ד"ה די ינסערטאַד מיטל) קענען זיין קאַלקיאַלייטיד ווי \(|P_I – P_R |\) (W RMS) און די מאַכט אַריבערפירן עפעקטיווקייַט (PTE) קענען זיין דיפיינד און אויסגעדריקט ווי אַ פּראָצענט (%) אַזוי גיט 27:
דער אָפטקייַט ענטפער איז דערנאָך געניצט צו אָפּשאַצן די מאָדאַל פריקוואַנסיז \(f_{1-3}\) (khz) פון די סטילוס פּלאַן און די קאָראַספּאַנדינג מאַכט אַריבערפירן עפעקטיווקייַט, \(\text {PTE}_{1{-}3} \ ).FWHM (\(\text {FWHM}_{1{-}3}\), Hz) איז עסטימאַטעד גלייַך פֿון \(\text {PTE}_{-}3}\), פֿון טיש 1 פריקוואַנסיז \(פ_{1-3}\) דיסקרייבד אין.
א מעטאָד פֿאַר מעסטן די אָפטקייַט ענטפער (AFC) פון אַ אַסיקולאַר סטרוקטור.צווייענדיק-קאַנאַל סוועפּט-סינע מעזשערמאַנט25,38 איז געניצט צו באַקומען די אָפטקייַט ענטפער פֿונקציע \(\tilde{H}(f)\) און זייַן ימפּאַלס ענטפער ה(ט).\({\mathcal {F}}\) און \({\mathcal {F}}^{-1}\) באצייכענען ריספּעקטיוולי די נומעריקאַל טרונקייטיד פאָוריער טראַנספאָרמאַציע און די פאַרקערט יבערמאַכן אָפּעראַציע.\(\tilde{G}(f)\) מיטל די צוויי סיגנאַלז זענען געמערט אין די אָפטקייַט פעלד, למשל \(\tilde{G}_{XrX}\) מיטל פאַרקערט יבערקוקן\(\tilde{X} r(f) )\) און וואָולטידזש קאַפּ סיגנאַל \(\tilde{X}(f)\).
ווי געוויזן אין Fig.5, הויך-גיכקייַט אַפּאַראַט (Phantom V1612, Vision Research Inc., New Jersey, USA) יקוויפּט מיט אַ מאַקראָו אָביעקטיוו (MP-E 65mm, \(f)/2.8, 1-5 \ (\times\), Canon Inc. .., טאָקיאָ, יאַפּאַן) זענען געניצט צו רעקאָרדירן די דעפלעקטיאָן פון אַ נאָדל שפּיץ אונטערטעניק צו פלעקסוראַל עקסייטיישאַן (איין אָפטקייַט, קעסיידערדיק סינוסויד) אין אַ אָפטקייַט פון 27.5-30 כז.צו שאַפֿן אַ שאָטן מאַפּע, אַ קולד עלעמענט פון אַ הויך-ינטענסיטי ווייַס געפירט (טייל נומער: 4052899910881, ווייסע לעד, 3000 ק, 4150 לם, Osram Opto Semiconductors GmbH, Regensburg, דייַטשלאַנד) איז געשטעלט הינטער די בעוואַל פון די נאָדל.
פראָנט מיינונג פון די יקספּערמענאַל סעטאַפּ.טיפקייַט איז געמאסטן פון די מידיאַ ייבערפלאַך.די נאָדל סטרוקטור איז קלאַמפּט און מאָונטעד אויף אַ מאָוטערייזד אַריבערפירן טיש.ניצן אַ הויך-גיכקייַט אַפּאַראַט מיט אַ הויך מאַגנאַפאַקיישאַן אָביעקטיוו (5\(\time\)) צו מעסטן די דעפלעקטיאָן פון די בעוועלעד שפּיץ.אַלע דימענשאַנז זענען אין מילאַמיטערז.
פֿאַר יעדער טיפּ פון נאָדל בעוואַל, מיר רעקאָרדעד 300 הויך-גיכקייַט אַפּאַראַט ראָמען פון 128 \(\x\) 128 בילדצעלן, יעדער מיט אַ ספּיישאַל האַכלאָטע פון ​​1/180 מם (\(\ בעערעך) 5 μm), מיט אַ טעמפּעראַל האַכלאָטע פון 310,000 ראָמען פּער סעקונדע.ווי געוויזן אין פיגורע 6, יעדער ראַם (1) איז קראַפּט (2) אַזוי אַז די שפּיץ איז אין די לעצטע שורה (דנאָ) פון די ראַם, און דעמאָלט די כיסטאַגראַם פון די בילד (3) איז קאַלקיאַלייטיד, אַזוי קאַני שוועל 1 און 2 קענען זיין באשלאסן.דערנאָך אָנווענדן קאַנני28 (4) ברעג דיטעקשאַן ניצן די סאָבעל אָפּעראַטאָר 3 \(\times\) 3 און רעכענען די פּיקסעל שטעלע פון ​​​​די ניט-קאַוויטיישאַנאַל כייפּאָוטענוס (לייבאַלד \(\mathbf {\times }\)) פֿאַר אַלע 300-פאַרלייגן סטעפּס .צו באַשטימען די שפּאַן פון די דעפלעקטיאָן אין די סוף, די דעריוואַט איז קאַלקיאַלייטיד (ניצן די הויפט חילוק אַלגערידאַם) (6) און דער ראַם מיט די היגע עקסטרעמאַ (ד"ה שפּיץ) פון די דעפלעקטיאָן (7) איז יידענאַפייד.נאָך וויזשוואַלי דורכקוקן די ניט-קאַוויטאַטינג ברעג, אַ פּאָר פון ראָמען (אָדער צוויי ראָמען אפגעשיידט דורך האַלב אַ צייט) (7) איז אויסגעקליבן און די שפּיץ דעפלעקטיאָן געמאסטן (לייבאַלד \(\mathbf {\times} \ ) די אויבן איז ימפּלאַמענאַד. אין Python (v3.8, Python Software Foundation, python.org) ניצן די OpenCV קאַנני ברעג דיטעקשאַן אַלגערידאַם (v4.5.1, עפֿענען מקור קאָמפּיוטער זעאונג ביבליאָטעק, opencv.org). עלעקטריקאַל מאַכט \ (P_T \) (W, rms) .
שפּיץ דעפלעקטיאָן איז געמאסטן מיט אַ סעריע פון ​​ראָמען גענומען פֿון אַ הויך-גיכקייַט אַפּאַראַט ביי 310 כז מיט אַ 7-שריט אַלגערידאַם (1-7) אַרייַנגערעכנט פראַמינג (1-2), קאַנני ברעג דיטעקשאַן (3-4), פּיקסעל אָרט ברעג כעזשבן (5) און זייער צייט דעריוואַטיווז (6), און לעסאָף שפּיץ-צו-שפּיץ שפּיץ דעפלעקטיאָן זענען געמאסטן אויף וויזשוואַלי ינספּעקטיד פּערז פון ראָמען (7).
מעזשערמאַנץ זענען גענומען אין לופט (22.4-22.9 ° C), דעיאָניזעד וואַסער (20.8-21.5 ° C) און באַליסטיק דזשעלאַטאַן 10% (וו / וו) (19.7-23.0 ° C, \(\ טעקסט {האָניקוועל} ^ { \ טעקסט {TM}}\) \(\text {Fluka}^{\text {TM}}\) באָווין און כאַזער ביין דזשעלאַטאַן פֿאַר טיפּ איך באַליסטיק אַנאַליסיס, Honeywell International, צפון קאראליינע, USA).די טעמפּעראַטור איז געמאסטן מיט אַ ק-טיפּ טהערמאָקאָופּלע אַמפּלאַפייער (AD595, Analog Devices Inc., MA, USA) און אַ ק-טיפּ טהערמאָקאָופּלע (Fluke 80PK-1 Bead Probe No. 3648 טיפּ-K, Fluke Corporation, Washington, USA).פֿון די מיטל, די טיפקייַט איז געמאסטן פֿון די ייבערפלאַך (באַשטעטיקט ווי דער אָנהייב פון די ז-אַקס) מיט אַ ווערטיקאַל מאָוטערייזד ז-אַקס בינע (8MT50-100BS1-XYZ, Standa Ltd., Vilnius, ליטע) מיט אַ האַכלאָטע פון ​​5 μם.פּער שריט.
זינט די מוסטער גרייס איז געווען קליין (n = 5) און נאָרמאַליטי קען נישט זיין אנגענומען, אַ צוויי-מוסטער צוויי-טיילד ווילקאָקסאָן ריי סאַכאַקל פּרובירן (ר, וו4.0.3, ר וויקיפּעדיע פֿאַר סטאַטיסטיש קאַמפּיוטינג, r-project .org) איז געניצט. צו פאַרגלייַכן די סומע פון ​​די נאָדל שפּיץ פֿאַר פאַרשידענע בעוואַלז.עס זענען געווען 3 קאַמפּעראַסאַנז פּער שיפּוע, אַזוי אַ Bonferroni קערעקשאַן איז געווען געווענדט מיט אַ אַדזשאַסטיד באַטייַט מדרגה פון 0.017 און אַ טעות קורס פון 5%.
לאָמיר זיך איצט אומקערן צו פיג.7.ביי אַ אָפטקייַט פון 29.75 כז, די בענדינג האַלב-כוואַליע (\(\lambda_y/2\)) פון אַ 21-מאָס נאָדל איז \(\ בעערעך) 8 מם.ווען איינער אַפּראָוטשיז די שפּיץ, די בענדינג ווייוולענגט דיקריסאַז צוזאמען די אַבליק ווינקל.אין די שפּיץ \(\לאַמבדאַ _י/2\) \(\בעערעך\) עס זענען סטעפּס פון 3, 1 און 7 מם פֿאַר די געוויינטלעך לאַנסיאַלייט (אַ), אַסיממעטריק (ב) און אַקסיממעטריק (C) יצר פון אַ איין נאָדל , ריספּעקטיוולי.אזוי, דאָס מיינט אַז די קייט פון די לאַנסעט איז \(\ בעערעך) 5 מם (צוליב דעם פאַקט אַז די צוויי פּליינז פון די לאַנסעט פאָרעם אַ איין פונט 29,30), די אַסיממעטריק בעוואַל איז 7 מם, די אַסיממעטריק בעוואַל איז 1 mm.אַקסיממעטריק סלאָפּעס (דער צענטער פון ערלעכקייט בלייבט קעסיידערדיק, אַזוי בלויז די רער וואַנט גרעב אַקשלי ענדערונגען צוזאמען די שיפּוע).
FEM שטודיום און אַפּלאַקיישאַן פון יקווייזשאַנז מיט אַ אָפטקייַט פון 29.75 כז.(1) ווען קאַלקיאַלייטינג די ווערייישאַן פון די בענדינג האַלב-כוואַליע (\(\lambda_y/2\)) פֿאַר לאַנסעט (אַ), אַסיממעטריק (ב) און אַקסיממעטריק (c) בעוועל דזשיאַמאַטריעס (ווי אין פייג. 1a,b,c ) .די דורכשניטלעך ווערט \(\lambda_y/2\) פון די לאַנסעט, אַסיממעטריק און אַקסיממעטריק בעוואַלז איז ריספּעקטיוולי 5.65, 5.17 און 7.52 מם.באַמערקונג אַז שפּיץ גרעב פֿאַר אַסיממעטריק און אַקסיממעטריק בעוואַלז איז לימיטעד צו \(\ בעערעך) 50 μם.
שפּיץ מאָביליטי \(|\tilde{Y}_{v_yF_y}|\) איז די אָפּטימאַל קאָמבינאַציע פון ​​רער לענג (TL) און בעוואַל לענג (BL) (Fig. 8, 9).פֿאַר אַ קאַנווענשאַנאַל לאַנסעט, זינט זייַן גרייס איז פאַרפעסטיקט, די אָפּטימאַל TL איז \(\ בעערעך) 29.1 מם (Fig. 8).פֿאַר אַסיממעטריק און אַקסיממעטריק בעוואַלז (פיג. 9 אַ, ב, ריספּעקטיוולי), FEM שטודיום אַרייַנגערעכנט BL פון 1 צו 7 מם, אַזוי די אָפּטימאַל TL זענען 26.9 צו 28.7 מם (קייט 1.8 מם) און 27.9 צו 29.2 מם (קייט קייט) 1.3 מם), ריספּעקטיוולי.פֿאַר די אַסיממעטריק שיפּוע (Fig. 9 אַ), די אָפּטימאַל TL געוואקסן לינעאַרלי, ריטשט אַ פּלאַטאָ בייַ BL 4 מם, און דעמאָלט שארף דיקריסט פון BL 5 צו 7 מם.פֿאַר אַן אַקסיממעטריק בעוואַל (Fig. 9b), די אָפּטימאַל TL געוואקסן לינעאַרלי מיט ינקריסינג BL און לעסאָף סטייבאַלייזד אין BL פון 6 צו 7 מם.אַן עקסטענדעד לערנען פון אַקסיממעטריק טילט (Fig. 9c) אנטפלעקט אַ אַנדערש גאַנג פון אָפּטימאַל TLs ביי \(\אַפּפּראָקס) 35.1-37.1 מם.פֿאַר אַלע בל, די דיסטאַנסע צווישן די צוויי בעסטער TLs איז \(\ אַפּפּראָקס\) 8 מם (עקוויוואַלענט צו \(\lambda_y/2\)).
לאַנסעט טראַנסמיסיע מאָביליטי ביי 29.75 כז.די נאָדל איז פלעקסאַבאַל יקסייטאַד אין אַ אָפטקייַט פון 29.75 כז און ווייבריישאַן איז געמאסטן אין די שפּיץ פון די נאָדל און אויסגעדריקט ווי די סומע פון ​​טראַנסמיטטעד מעטשאַניקאַל מאָביליטי (דב קאָרעוו צו די מאַקסימום ווערט) פֿאַר TL 26.5-29.5 מם (אין 0.1 מם ינגקראַמאַנץ) .
פּאַראַמעטריק שטודיום פון די FEM אין אַ אָפטקייַט פון 29.75 כז ווייַזן אַז די אַריבערפירן מאָביליטי פון אַן אַקסיממעטריק שפּיץ איז ווייניקער אַפעקטאַד דורך אַ ענדערונג אין די לענג פון די רער ווי זייַן אַסיממעטריק אַנטקעגענער.בעוועל לענג (BL) און רער לענג (TL) שטודיום פון אַסיממעטריק (אַ) און אַקסיסימעטריק (ב, C) בעוואַל דזשיאַמאַטריעס אין די אָפטקייַט פעלד לערנען ניצן FEM (גרענעץ טנאָים זענען געוויזן אין Fig. 2).(א, ב) TL ריינדזשד פון 26.5 צו 29.5 מם (0.1 מם שריט) און BL 1-7 מם (0.5 מם שריט).(C) עקסטענדעד אַקסימעטריק טילט שטודיום אַרייַנגערעכנט TL 25-40 מם (אין 0.05 מם ינגקראַמאַנץ) און BL 0.1-7 מם (אין 0.1 מם ינגקראַמאַנץ) וואָס ווייַזן אַז \(\lambda_y/2\) מוזן טרעפן די רעקווירעמענץ פון די שפּיץ.מאָווינג גרענעץ טנאָים.
די נאָדל קאַנפיגיעריישאַן האט דרייַ אייגענע פרעקווענסיעס \(פ_{1-3}\) צעטיילט אין נידעריק, מיטל און הויך מאָדע מקומות ווי געוויזן אין טאַבלע 1. די PTE גרייס איז רעקאָרדעד ווי געוויזן אין Fig.10 און דערנאָך אַנאַלייזד אין Fig. 11. ונטער זענען די פיינדינגז פֿאַר יעדער מאָדאַל געגנט:
טיפּיש רעקאָרדעד ינסטאַנטאַניאַס מאַכט אַריבערפירן עפעקטיווקייַט (PTE) אַמפּליטודז באקומען מיט סוועפּט-אָפטקייַט סינוסוידאַל עקסייטיישאַן פֿאַר אַ לאַנסעט (ל) און אַקסיסימעטריק בעוואַל AX1-3 אין לופט, וואַסער און דזשעלאַטאַן אין אַ טיפעניש פון 20 מם.איין-סיידיד ספּעקטראַ זענען געוויזן.די געמאסטן אָפטקייַט ענטפער (סאַמפּאַלד ביי 300 כז) איז געווען נידעריק-פּאַסן פילטערד און דעמאָלט סקיילד אַראָפּ מיט אַ פאַקטאָר פון 200 פֿאַר מאָדאַל אַנאַליסיס.דער סיגנאַל-צו-ראַש פאַרהעלטעניש איז \(\le\) 45 dB.פּטע פאַסעס (לילאַ דאַטיד שורות) זענען געוויזן אין דיגריז (\(^{\סירק}\)).
די מאָדאַל ענטפער אַנאַליסיס (מיטן ± נאָרמאַל דיווייישאַן, n = 5) געוויזן אין Fig. נידעריק, מיטל און הויך) און זייער קאָראַספּאַנדינג מאָדאַל פריקוואַנסיז \(f_{1-3}\) (כז), (דורכשניטלעך) ענערגיע עפעקטיווקייַט \(\text {PTE}_{-}3}\) קאַלקיאַלייטיד ניצן יקוויוואַלאַנץ .(4) און (דנאָ) פול ברייט ביי האַלב מאַקסימום מעזשערמאַנץ \(\ טעקסט {FWHM}_{1{-}3}\) (Hz), ריספּעקטיוולי.באַמערקונג אַז די באַנדווידט מעזשערמאַנט איז סקיפּט ווען אַ נידעריק פּטע איז רעגיסטרירט, הייסט \(\ טעקסט {FWHM}_{1}\) אין פאַל פון AX2 שיפּוע.די \(f_2\) מאָדע איז געווען די מערסט פּאַסיק פֿאַר קאַמפּערינג שיפּוע דעפלעקטיאָנס, ווייַל עס געוויזן די העכסטן שטאַפּל פון מאַכט אַריבערפירן עפעקטיווקייַט (\(\ טעקסט {PTE}_{2}\)), אַרויף צו 99%.
ערשטער מאָדאַל געגנט: \(f_1\) איז ניט פיל אָפענגען אויף דעם טיפּ פון מיטל ינסערטאַד, אָבער דעפּענדס אויף די דזשיאַמאַטרי פון די שיפּוע.\(פ_1\) דיקריסאַז מיט דיקריסינג בעוואַל לענג (27.1, 26.2 און 25.9 כז אין לופט פֿאַר AX1-3, ריספּעקטיוולי).די רעגיאָנאַל אַוורידזשיז \(\טעקסט {PTE}_{1}\) און \(\text {FWHM}_{1}\) זענען \(\approx\) 81% און 230 הז ריספּעקטיוולי.\(\text {FWHM}_{1}\) האט די העכסטן דזשעלאַטאַן אינהאַלט אין די לאַנסעט (ל, 473 הז).באַמערקונג אַז \(\ טעקסט {FWHM}_{1}\) AX2 אין דזשעלאַטאַן קען נישט זיין עוואַלואַטעד רעכט צו דער נידעריק רעקאָרדעד FRF אַמפּליטוד.
די צווייטע מאָדאַל געגנט: \(f_2\) דעפּענדס אויף די טיפּ פון מעדיע ינסערטאַד און די בעוואַל.דורכשניטלעך וואַלועס \(פ_2\) זענען 29.1, 27.9 און 28.5 כז אין לופט, וואַסער און דזשעלאַטאַן ריספּעקטיוולי.דער מאָדאַל געגנט אויך געוויזן אַ הויך PTE פון 99%, די העכסטן פון קיין גרופּע געמאסטן, מיט אַ רעגיאָנאַל דורכשניטלעך פון 84%.\(\text {FWHM}_{2}\) האט אַ רעגיאָנאַל דורכשניטלעך פון \(\ בעערעך \) 910 הז.
דריט מאָדע געגנט: אָפטקייַט \(f_3\) דעפּענדס אויף די מידיאַ טיפּ און בעוואַל.דורכשניטלעך \(f_3\) וואַלועס זענען 32.0, 31.0 און 31.3 כז אין לופט, וואַסער און דזשעלאַטאַן ריספּעקטיוולי.די \(\טעקסט {PTE}_{3}\) רעגיאָנאַל דורכשניטלעך איז געווען \(\בעערעך\) 74%, די לאָואַסט פון קיין געגנט.די רעגיאָנאַל דורכשניטלעך \(\ טעקסט {FWHM}_{3}\) איז \(\ בעערעך \) 1085 הז, וואָס איז העכער ווי דער ערשטער און רגע געגנט.
די פאלגענדע רעפערס צו Fig.12 און טאַבלע 2. די לאַנסעט (ל) דיפלעקטיד די מערסט (מיט הויך באַטייַט צו אַלע עצות, \(פּ<\) 0.017) אין ביידע לופט און וואַסער (פיגורע 12אַ), אַטשיווינג די העכסטן דפּר (אַרויף צו 220 μם / וו אין לופט). 12 און טאַבלע 2. די לאַנסעט (ל) דיפלעקטיד די מערסט (מיט הויך באַטייַט צו אַלע עצות, \(פּ<\) 0.017) אין ביידע לופט און וואַסער (פיגורע 12אַ), אַטשיווינג די העכסטן דפּר (אַרויף צו 220 μם / וו אין לופט). אויסקלייַבן מער אינפֿאָרמאַציע 12 און טאַבלאַץ. ков, \(p<\) 0,017) как в воздухе, так и воде (рис. 12а), достигая самого высокого DPR . די פאלגענדע אַפּלייז צו פיגורע 12 און טאַבלע 2. לאַנסעט (ל) דיפלעקטיד די מערסט (מיט הויך באַטייַט פֿאַר אַלע עצות, \(פּ<\) 0.017) אין ביידע לופט און וואַסער (פיגורע 12אַ), דערגרייכן דעם העכסטן דפּר.(טאָן 220 μm/W אין לופט).Smt.פיגורע 12 און טיש 2 אונטן.柳叶刀(ל) 在空气和水中偏转最多（对所有尖端具有高显着性，\(p<\) 0.017））．Ｐ，高DPR （在空气中高达220 µm/W）.柳叶刀(ל) האט די העכסטן דעפלעקטיאָן אין לופט און וואַסער (对所记尖端可以高电影性,\(p<\) 0.017) (图12a), און דערגרייכט די העכסטן דפּר (אַרויף צו 220 µם אין µm) לופט). לענסעס (ל) отклонялся больше всего (высокая значимость для всех наконечников, \(p<\) 0,017) אין воздиводе 2. נאָך דפּר (אַרויף צו 220 мкм/Вт в воздухе). לאַנסעט (ל) דיפלעקטיד די מערסט (הויך באַטייַט פֿאַר אַלע עצות, \(פּ <\) 0.017) אין לופט און וואַסער (פיגורע 12אַ), ריטשינג די העכסטן דפּר (אַרויף צו 220 μm/W אין לופט). אין לופט, AX1 וואָס האט העכער BL, דיפלעקטיד העכער ווי AX2-3 (מיט באַטייַט, \(p<\) 0.017), בשעת AX3 (וואָס האט לאָואַסט BL) דעפלעקטעד מער ווי AX2 מיט אַ דפּר פון 190 μm/W. אין לופט, AX1 וואָס האט העכער BL, דיפלעקטיד העכער ווי AX2-3 (מיט באַטייַט, \(p<\) 0.017), בשעת AX3 (וואָס האט לאָואַסט BL) דעפלעקטעד מער ווי AX2 מיט אַ דפּר פון 190 μm/W. אַקס 1 מיט אַ ברייט קייט פון BL אָפּערייטינג סיסטעמען, אַקס 2-3 (אַזאַ ווי אַקס 2-3 (פּ <\) 0,017), מיט 3 וואָג און בלו. лонялся больше, чем AX2 с DPR 190 мкм/Вт. אין לופט, AX1 מיט העכער BL דעפלעקטעד העכער ווי AX2–3 (מיט באַטייַט \(p<\) 0.017), כוועראַז AX3 (מיט לאָואַסט BL) דעפלעקטעד מער ווי AX2 מיט דפּר 190 μm/W.在空气中，具有更高BL 的AX1 比AX2-3 偏转更高（具有显着性，\(p<\)暄暄圉，，），轉．AX，偏转大于AX2，DPR 为190 µm/W . אין לופט, די דעפלעקטיאָן פון AX1 מיט העכער BL איז העכער ווי אַז פון AX2-3 (באַטייַטיק, \(p<\) 0.017), און די דעפלעקטיאָן פון AX3 (מיט לאָואַסט BL) איז גרעסער ווי אַז פון AX2, DPR איז 190 µm/W . מיט אַקס 1 מיט אַ ברייט קייט פון BL אָפּערייטינג סיסטעמען, אַקס 2-3 (זיין, \(פּ <\) 0,017), מיט אַקס 3 (און אַקס 3) מער, אַקס 2 מיט דפּר 190 мкм/Вт. אין לופט, AX1 מיט העכער BL דעפלעקץ מער ווי AX2-3 (באַטייַטיק, \(p<\) 0.017), כוועראַז AX3 (מיט לאָואַסט BL) דעפלעקץ מער ווי AX2 מיט DPR 190 μm/W.ביי 20 מם וואַסער, די דעפלעקטיאָן און PTE AX1-3 זענען נישט באטייטיק אַנדערש (\(p>\) 0.017).די לעוועלס פון PTE אין וואַסער (90.2-98.4%) זענען בכלל העכער ווי אין לופט (56-77.5%) (Fig. 12c), און די דערשיינונג פון קאַוויטאַטיאָן איז באמערקט בעשאַס דער עקספּערימענט אין וואַסער (Fig. 13, זען אויך נאָך) אינפֿאָרמאַציע).
די סומע פון ​​שפּיץ דעפלעקטיאָן (מיטן ± סד, n = 5) געמאסטן פֿאַר בעוואַל ל און AX1-3 אין לופט און וואַסער (טיפקייַט 20 מם) ווייזט די ווירקונג פון טשאַנגינג בעוואַל דזשיאַמאַטרי.די מעזשערמאַנץ זענען באקומען מיט קעסיידערדיק איין אָפטקייַט סינוסוידאַל עקסייטיישאַן.(אַ) שפּיץ צו שפּיץ דיווייישאַן (\(u_y\vec {j}\)) אין די שפּיץ, געמאסטן אין (ב) זייער ריספּעקטיוו מאָדאַל פריקוואַנסיז \(f_2\).(C) מאַכט אַריבערפירן עפעקטיווקייַט (פּטע, רמס, %) פון די יקווייזשאַן.(4) און (ד) דעפלעקטיאָן מאַכט פאַקטאָר (דפּר, μm / וו) קאַלקיאַלייטיד ווי דיווייישאַן שפּיץ-צו-שפּיץ און טראַנסמיטטעד עלעקטריקאַל מאַכט \(פּ_ט\) (וורמס).
א טיפּיש הויך-גיכקייַט אַפּאַראַט שאָטן פּלאַנעווען ווייזונג די שפּיץ-צו-שפּיץ דיווייישאַן (גרין און רויט דאַטיד שורות) פון אַ לאַנסעט (ל) און אַקסיסימעטריק שפּיץ (AX1-3) אין וואַסער (20 מם טיפקייַט) איבער אַ האַלב ציקל.ציקל, ביי יקסייטיישאַן אָפטקייַט \(פ_2\) (סאַמפּלינג אָפטקייַט 310 כז).די קאַפּטשערד גרייסקאַלע בילד האט אַ גרייס פון 128 × 128 בילדצעלן און אַ פּיקסעל גרייס פון \(\אַפּפּראָקס\) 5 μם.ווידעא קענען זיין געפֿונען אין נאָך אינפֿאָרמאַציע.
אזוי, מיר מאָדעלעד די ענדערונג אין די בענדינג ווייוולענגט (Fig. 7) און קאַלקיאַלייטיד די טראַנספעראַבאַל מעטשאַניקאַל מאָביליטי פֿאַר קאַמבאַניישאַנז פון רער לענג און טשאַמפער (Fig. 8, 9) פֿאַר קאַנווענשאַנאַל לאַנסעט, אַסיממעטריק און אַקסיממעטריק טשאַמפערס פון דזשיאַמעטריק שאַפּעס.באַזירט אויף די לעצטע, מיר עסטימאַטעד די אָפּטימאַל דיסטאַנסע פון ​​43 מם (אָדער \(\בעערעך) 2.75\(\לאַמבדאַ _י\) ביי 29.75 כז) פון די שפּיץ צו די וועלד, ווי געוויזן אין Fig. 5, און געמאכט דריי אַקסיממעטריק בעוועלס מיט פאַרשידענע בעוואַל לענגקטס.דערנאָך, מיר קעראַקטערייזד זייער אָפטקייַט נאַטור אין לופט, וואַסער און 10% (וו / וו) באַליסטיק דזשעלאַטאַן קאַמפּערד מיט קאַנווענשאַנאַל לאַנסעץ (Figures 10, 11) און באשלאסן די מאָדע מערסט פּאַסיק פֿאַר בעוואַל דעפלעקטיאָן פאַרגלייַך.צום סוף, מיר געמאסטן שפּיץ דעפלעקטיאָן דורך בענדינג כוואַליע אין לופט און וואַסער אין אַ טיפעניש פון 20 מם און קוואַנטאַפייד די מאַכט אַריבערפירן עפעקטיווקייַט (PTE,%) און דעפלעקטיאָן מאַכט פאַקטאָר (דפּר, μm / וו) פון די ינסערשאַן מיטל פֿאַר יעדער בעוואַל.ווינקלדיק טיפּ (פיג. 12).
נאָדל בעוואַל דזשיאַמאַטרי איז געוויזן צו ווירקן די סומע פון ​​נאָדל שפּיץ דעפלעקטיאָן.די לאַנסעט אַטשיווד די העכסטן דעפלעקטיאָן און די העכסטן דפּר קאַמפּערד מיט די אַקסיממעטריק בעוואַל מיט נידעריקער דורכשניטלעך דעפלעקטיאָן (Fig. 12).די 4 מם אַקסיממעטריק בעוואַל (AX1) מיט די לאָנגעסט בעוואַל אַטשיווד אַ סטאַטיסטיש באַטייטיק מאַקסימום דעפלעקטיאָן אין לופט קאַמפּערד מיט די אנדערע אַקסיסימעטריק נעעדלעס (AX2-3) (\(p <0.017\), טיש 2), אָבער עס איז קיין באַטייַטיק חילוק. .באמערקט ווען די נאָדל איז געשטעלט אין וואַסער.אזוי, עס איז קיין קלאָר ווי דער טאָג מייַלע צו האָבן אַ מער בעוואַל לענג אין טערמינען פון שפּיץ דעפלעקטיאָן בייַ די שפּיץ.מיט דעם אין זינען, עס אויס אַז די בעוואַל דזשיאַמאַטרי געלערנט אין דעם לערנען האט אַ גרעסערע ווירקונג אויף דעפלעקטיאָן ווי די לענג פון די בעוואַל.דאָס קען זיין רעכט צו בענדינג סטיפנאַס, למשל דיפּענדינג אויף די קוילעלדיק גרעב פון די מאַטעריאַל וואָס איז בענט און די פּלאַן פון די נאָדל.
אין יקספּערמענאַל שטודיום, די מאַגנאַטוד פון די שפיגלט פלעקסוראַל כוואַליע איז אַפעקטאַד דורך די גרענעץ טנאָים פון די שפּיץ.ווען די שפּיץ פון די נאָדל איז ינסערטאַד אין וואַסער און דזשעלאַטאַן, \(\טעקסט {PTE}_{2}\) איז \(\בעערעך\) 95%, און \(\text {PTE}_{2}\) איז \(\text {PTE}_{2}\) (\text {PTE}_{2}\) די וואַלועס זענען 73% און 77% פֿאַר (\text {PTE}_{1}\) און \(\text {PTE}_{3}\), ריספּעקטיוולי (פיגורע 11).דאָס ינדיקייץ אַז די מאַקסימום אַריבערפירן פון אַקוסטיש ענערגיע צו די קאַסטינג מיטל, ד"ה וואַסער אָדער דזשעלאַטאַן, אַקערז ביי \(פ_2\).ענלעכע נאַטור איז באמערקט אין אַ פריערדיקן לערנען 31 מיט אַ סימפּלער מיטל קאַנפיגיעריישאַן אין די 41-43 כז אָפטקייַט קייט, אין וואָס די מחברים געוויזן די אָפענגיקייַט פון די וואָולטידזש אָפּשפּיגלונג קאָואַפישאַנט אויף די מעטשאַניקאַל מאָדולע פון ​​די עמבעדדינג מיטל.די דורכדרונג טיף 32 און די מעטשאַניקאַל פּראָפּערטיעס פון די געוועב צושטעלן אַ מעטשאַניקאַל מאַסע אויף די נאָדל און זענען דעריבער דערוואַרט צו השפּעה אויף די רעזאַנאַנט נאַטור פון די UZEFNAB.אזוי, אפקלאנג טראַקינג אַלגערידאַמז (למשל 17, 18, 33) קענען זיין געוויינט צו אַפּטאַמייז די אַקוסטיש מאַכט איבערגעגעבן דורך די נאָדל.
סימיאַליישאַן ביי בענדינג ווייוולענגטס (Fig. 7) ווייזט אַז די אַקסיממעטריק שפּיץ איז סטראַקטשעראַלי מער שטרענג (ד"ה, מער שטרענג אין בענדינג) ווי די לאַנסעט און אַסיממעטריק בעוואַל.באַזירט אויף (1) און ניצן די באקאנט גיכקייַט-אָפטקייַט באַציונג, מיר אָפּשאַצן די בענדינג סטיפנאַס בייַ די שפּיץ פון די נאָדל ווי 200, 20 און 1500 מפּאַ פֿאַר לאַנסעט, אַסיממעטריק און אַקסיאַל גענייגט פּליינז, ריספּעקטיוולי.דאָס קאָראַספּאַנדז צו \(\לאַמבדאַ_י\) פון \(\בעערעך\) 5.3, 1.7, און 14.2 מם, ריספּעקטיוולי, ביי 29.75 כז (פיג. 7אַ–c).קאָנסידערינג קליניש זיכערקייַט בעשאַס USeFNAB, די ווירקונג פון דזשיאַמאַטרי אויף די סטראַקטשעראַל סטיפנאַס פון די גענייגט פלאַך זאָל זיין אַססעססעד34.
א לערנען פון די בעוואַל פּאַראַמעטערס קאָרעוו צו די רער לענג (Fig. 9) געוויזן אַז די אָפּטימאַל טראַנסמיסיע קייט איז העכער פֿאַר די אַסיממעטריק בעוואַל (1.8 מם) ווי פֿאַר די אַקסיממעטריק בעוואַל (1.3 מם).אין דערצו, די מאָביליטי איז סטאַביל בייַ \(\ בעערעך) פון 4 צו 4.5 מם און פון 6 צו 7 מם פֿאַר אַסיממעטריק און אַקסיממעטריק טילט ריספּעקטיוולי (Fig. 9 אַ, ב).די פּראַקטיש באַטייַט פון דעם ופדעקונג איז אויסגעדריקט אין מאַנופאַקטורינג טאָלעראַנץ, למשל, אַ נידעריקער קייט פון אָפּטימאַל TL קען מיינען אַז אַ גרעסערע אַקיעראַסי איז פארלאנגט.אין דער זעלביקער צייַט, די מאָביליטי פּלאַטאָ גיט אַ גרעסערע טאָלעראַנץ פֿאַר טשוזינג די לענג פון די טונקען אין אַ געגעבן אָפטקייַט אָן אַ באַטייטיק פּראַל אויף מאָביליטי.
דער לערנען כולל די פאלגענדע לימיטיישאַנז.דירעקט מעזשערמאַנט פון נאָדל דעפלעקטיאָן ניצן ברעג דיטעקשאַן און הויך-גיכקייַט ימידזשינג (פיגורע 12) מיטל אַז מיר זענען לימיטעד צו אָפּטיש טראַנספּעראַנט מידיאַ אַזאַ ווי לופט און וואַסער.מיר וואָלט אויך ווי צו פונט אויס אַז מיר האָבן נישט נוצן יקספּעראַמאַנץ צו פּרובירן די סימיאַלייטיד אַריבערפירן מאָביליטי און וויצע ווערסאַ, אָבער געוויינט FEM שטודיום צו באַשליסן די אָפּטימאַל לענג פֿאַר נאָדל פאַבריקיישאַן.מיט אַכטונג צו פּראַקטיש לימיטיישאַנז, די לענג פון די לאַנסעט פון שפּיץ צו אַרבל איז \(\ בעערעך) 0.4 סענטימעטער מער ווי אנדערע נעעדלעס (אַקס 1-3), זען Fig.3ב.דאָס קען ווירקן די מאָדאַל ענטפער פון די נאָדל פּלאַן.אין אַדישאַן, די פאָרעם און באַנד פון סאַדער אין די סוף פון אַ וואַוועגייד שטיפט (זען פיגורע 3) קענען ווירקן די מעטשאַניקאַל ימפּידאַנס פון די שטיפט פּלאַן, ינטראָודוסינג ערראָרס אין די מעטשאַניקאַל ימפּידאַנס און בענדינג נאַטור.
צום סוף, מיר האָבן דעמאַנסטרייטיד אַז די יקספּערמענאַל בעוואַל דזשיאַמאַטרי אַפעקץ די סומע פון ​​דעפלעקטיאָן אין USeFNAB.אויב אַ גרעסערע דעפלעקטיאָן וואָלט האָבן אַ positive ווירקונג אויף די ווירקונג פון די נאָדל אויף געוועב, אַזאַ ווי קאַטינג עפעקטיווקייַט נאָך דורכנעמיק, אַ קאַנווענשאַנאַל לאַנסעט קענען זיין רעקאַמענדיד אין USeFNAB, ווייַל עס גיט מאַקסימום דעפלעקטיאָן און האַלטן אַ טויגן סטיפנאַס פון די סטראַקטשעראַל שפּיץ..דערצו, אַ פריש לערנען 35 האט געוויזן אַז אַ גרעסערע דעפלעקטיאָן פון שפּיץ קענען פאַרבעסערן בייאַלאַדזשיקאַל יפעקץ אַזאַ ווי קאַוויטאַטיאָן, וואָס קען פאַסילאַטייט די אַנטוויקלונג פון מינימאַל ינווייסיוו כירורגיש אַפּלאַקיישאַנז.געגעבן אַז ינקריסינג גאַנץ אַקוסטיש מאַכט איז געוויזן צו פאַרגרעסערן די נומער פון ביאָפּסיעס אין USeFNAB13, ווייַטער קוואַנטיטאַטיווע שטודיום פון מוסטער קוואַנטיטי און קוואַליטעט זענען דארף צו אַססעסס די דיטיילד קליניש בענעפיץ פון די געלערנט נאָדל דזשיאַמאַטרי.