فناوری فراصوتی آرایه فازی - مقدمه

در نمونه های اولیه سیستم‌های آرایه فازی برای تولید پالس از تمام المان‌ها استفاده می‌ شد. با توسعه این سیستم­ها تاخیر زمانی متغیر به المان‌ ها اضافه شد که با استفاده از آن امکان «جهت‌دهی» پرتو در زاویه دلخواه فراهم شد. هم گام با تكامل صنعت الکترونیک، مدارهای تاخیر زمانی نیز كامل‌تر شدند.

در سال 1959 تام براون از شرکت Kelvin & Hughes درخواستی برای ثبت اختراع یک تراگذار حلقوی با قابلیت تمركزدهی دینامیکی ارائه داد، با این وجود عملکرد این اختراع  به صورت فازی نبود. در اواخر دهه 1960 مدارهای زمان‌بندی پالس‌های فراصوتی به صورت فازی ساخته شدند.

در نمونه های اولیه سیستم‌های آرایه فازی برای تولید پالس از تمام المان‌ها استفاده می‌ شد. با توسعه این سیستم­ها تاخیر زمانی متغیر به المان‌ ها اضافه شد که با استفاده از آن امکان «جهت‌دهی» پرتو در زاویه دلخواه فراهم شد. هم گام با تكامل صنعت الکترونیک، مدارهای تاخیر زمانی نیز كامل‌تر شدند.

در سال 1976 ترستون و فونرام در دانشگاه Duke مقاله كاملی در زمینه جهت‌دهی الکترونیکی آرایه‌ها با ده قانون کانونی  متفاوت منتشر کردند. این آرایه قوانین جهت‌دهی پرتو را که تا آن زمان توسعه یافته بود، با تمرکز دینامیکی در سیگنال دریافتی تركیب می‌کرد. این نوآوری، در آن زمان، یک دستاورد مهم در طراحی به شمار می­رفت.

نگاهی به آزمون­های آرایه فازی نشان می­دهد توسعه این فناوری ابتدا در حوزه پزشکی رخ می­ داد و سپس به حوزه صنعت گسترش می­ یافت. در سال 1968، مقاله‌ای در زمینه روبش قطاعی الكترونیكی برای تشخیص پزشکی فراصوتی توسط یان سومر در مجله Ultrasonics منتشر شد. در این نسل از آرایه­ های فازی پزشکی نشانه­ های مزاحم (artefacts) نظیر سیگنال­ها و اکوهای مجازی موجب اختلال در عملکرد سیستم می­ شد. برخورد گلبرگ­ های شبکه ­ای (grating lobes) در امتدادهایی غیر از امتداد پرتو اصلی فراصوتی و برخورد آن با ساختار هندسی قطعه موجب ایجاد این علامت­های مزاحم می­ شد. در این سیستم­های آرایه فازی پزشکی، نویز الکتریکی مربوط به تاخیر شبکه multiplexer نیز دریافت سیگنال را با مشکل زیادی مواجه می­ کرد. 

برای جلوگیری از ایجاد این نویز مالتی‌پلکسرهای گرانقیمت با نویز پایین مورد نیاز بود. لازمه این امر این بود که قابلیت تفکیک زمان تاخیر هر کانال ضریب کوچکی از زمان تناوب فراصوت باشد و لازمه ساخت آن نیز وجود تاخیری با صدها اتصال بود که ساخت آن را پیچیده و گران می­ کرد. در نتیجه، از زمان‌های دور، سیستم‌های آنالوگ که باند فرکانسی بزرگ و تعداد کانال‌های زیادی دارند (به واسطه زیاد بودن تعداد المان‌ها) امکان ساخت چنین خط تاخیری را غیرممکن می­ ساختند. تا دهه 1970 میلادی طول كشید تا با پیشرفت‌های جدید الکترونیک، این مشکل حل شود.

توسعه سیستم­ های فراصوتی آرایه فازی را می­ توانید در این بخش دنبال کنید.