Aktive Apertur im Ultraschall bezieht sich auf den Teil des Wandlerarrays, der während der Bildgebung aktiv Ultraschallwellen sendet und empfängt. Es besteht aus Wandlerelementen, die elektronisch gesteuert werden, um Ultraschallsignale auszusenden und zu erkennen. Die Größe und Konfiguration der aktiven Apertur beeinflusst den Fokus, die Auflösung und die Tiefe des Ultraschallstrahls in Gewebe oder Materialien. Durch die selektive Aktivierung bestimmter Wandlerelemente können Ultraschallsysteme Strahlform, Lenkwinkel und Fokussierungsfähigkeiten anpassen, um die Bildqualität und Diagnosegenauigkeit für verschiedene klinische oder industrielle Anwendungen zu optimieren.
Unter Apertur versteht man im Ultraschall den physischen Bereich oder die Apertur, durch die Ultraschallwellen ausgesendet und vom Wandler empfangen werden. Es bestimmt die Ortsauflösung, Fokussierungsfähigkeit und Eindringtiefe in der Ultraschallbildgebung. Die Größe der Apertur wirkt sich direkt auf die Breite, Brennweite und seitliche Auflösung des Ultraschallstrahls aus und wirkt sich auf die Klarheit und Detailgenauigkeit der erzeugten Bilder aus. Eine größere Blende ermöglicht eine bessere Fokussierung und Auflösung, während eine kleinere Blende bei bestimmten Anwendungen schärfere Bilder mit höheren räumlichen Details liefern kann.
Bei der progressiven Array-Ultraschallprüfung (PAUT) bezieht sich die Apertur auf die effektive Größe und Konfiguration des von den Array-Wandlern erzeugten Ultraschallstrahls. Sie wird durch die Anzahl der Wandlerelemente, deren Abstand und die Möglichkeiten der elektronischen Fokussierung bestimmt. Die Größe der Apertur beeinflusst die Strahlbreite, Ausrichtung und Fokussierung auf das zu prüfende Material. Durch die Anpassung des Timings und der Amplitude der von jedem Wandlerelement ausgesendeten Signale können PAUT-Systeme die Apertur elektronisch steuern, wodurch der Abdeckungsbereich des Ultraschallstrahls optimiert und die Inspektionsmöglichkeiten verbessert werden.
Eine virtuelle Sondenapertur bei Ultraschallprüfungen bezieht sich auf eine Rechentechnik, bei der die Array-Elemente eines Phased-Array-Ultraschallwandlers elektronisch fokussiert werden, um eine virtuelle oder synthetische Apertur zu erzeugen. Diese synthetische Apertur ist physikalisch nicht vorhanden, sondern wird durch Berechnung durch Anpassung der Synchronisationsverzögerungen und Amplituden der von jedem Wandlerelement ausgesendeten Signale gebildet. Durch die Ausrichtung und Fokussierung des Ultraschallstrahls bietet eine virtuelle Sondenöffnung verbesserte Inspektionsmöglichkeiten, wie z. B. eine höhere Auflösung, eine verbesserte Fehlererkennung und eine präzise Abbildung von Strukturen oder Materialien bei Anwendungen der zerstörungsfreien Prüfung.
Die F-Zahl in einem Ultraschallwandler bezieht sich auf das Verhältnis von Brennweite zu Durchmesser der Wandleröffnung. Es ist ein Maß für den Fokus und die Schärfentiefe des Strahls bei der Ultraschallbildgebung. Eine niedrigere F-Zahl weist auf eine größere Blende hin, die eine bessere Fokussierung und eine höhere Bildauflösung in geringer Tiefe ermöglicht. Eine höhere F-Zahl bedeutet eine kleinere Blende, die eine bessere Auflösung in größeren Tiefen bietet, bei geringeren Tiefen jedoch möglicherweise zu Einbußen bei der Bildqualität und Empfindlichkeit führen kann. Die Anpassung der Blendenzahl in Ultraschallwandlern trägt zur Optimierung der Bildgebungsparameter bei, um das gewünschte Gleichgewicht zwischen Auflösung, Eindringtiefe und Bildqualität für spezifische Diagnose- oder Inspektionsanforderungen zu erreichen.