3-3连结复合压电换能器特性研究—(Ⅰ)在水中声学特性

本文介绍了3-3连结复合(PZT 与硅橡胶)压电换能器在水中的声学特性。较全面地测定了它的声学参数(包括发射导纳、发射电压响应、声场特性、换能器耦合、应电压、换能器标称带宽及电压接收灵敏度)并加以分析。该换能器有许多优点,且优于压电陶瓷。对一些不足之处也展开了讨论。

3-3复合压电换能器特性研究——(Ⅱ)在岩体中的声特性

本文介绍了3-3复合压电换能器的一种最新应用:配对3-3复合压电换能器借助微机采集超声脉冲,观察混凝土整个受力破坏全过程,成功地监测了材料受力的初裂点。首次获得了科学的标定方法。

宽频带电流传感器在检测交联聚乙烯电缆局部放电中的应用

研制出一种基于Rogowski线圈的高频宽带电流传感器用于检测交联聚乙烯(XLPE)电力电缆中的局部放电。通过磁芯材料的选择和主要参数的优化,该传感器可具有较好的高频特性和较宽的频带(230kHz^120MHz),同时具有阶跃响应快、线性度好和延迟小的优点。和IEC_270法相比,对于实验室内XLPE电缆绝缘层一人为缺陷,该传感器置于XLPE电缆接地线上可灵敏的检测到局部放电,其灵敏度要高于IEC-270法。

水泥混凝土路面厚度超声检测仪及其应用

介绍水泥混凝土路面厚度超声检测仪和宽带换能器的设计，利用超声反射法检测厚度，对复杂的反射信号用分离谱方法进行处理，可帮助判别反射信号位置．仪器在多个工程实际检测中应用，误差在５％左右．

宽频带水下导引系统的水声传感器设计

对适用于水下武器导引系统的水声传感器频带展宽问题进行了讨论。采用 Tonpilz型纵向振动压电水声换能器作为传感器阵的基本单元 ,在设计上将压电晶堆激励的纵向振动与辐射面的弯曲振动模态综合考虑 ,改善了换能器的声辐射和接收频率响应特性 ,实现了高空间增益和 Δf≥ 1 0 .0 k

数字式水声语音通信发射器系统的研制

利用纵振换能器的纵向振动与换能器前盖板的弯曲振动相耦合原理 ,采用纵振换能器与声反射器配合 ,研制出一种适应在复杂海洋声信道进行高速率传输 ,具有低频、宽带。

利用锥型换能器的宽带低损耗声表面波滤波器设计

分析锥型技能器的基本原则是把换能器沿孔径方向划分成足够多的通道来进行近似，设计制作的关键是加权技术和数据处理技巧。由于SPUDT的特性，把EWC型的SPUDT引入到锥型换能器对制作宽带、低损耗器件是十分有用的；我们在Y128°LN基片上采用一般型和SPUDT型锥型换能器制作了相对带宽约15％的声表面波滤波器，一个换能器采用“块加权”，另一个换能器采用抽指加权。文中给出了两种器件的实验结果，SPUDT型声表面波滤波器的插损仅7．5dB。

穿孔宽带换能器等效质量与孔尺寸关系研究

利用一维设计理论,由能量守恒原理推导出穿孔宽带换能器在某一参考面的等效质量表达式,研究了等效质量随穿孔尺寸变化的关系.结果表明:等效质量与穿孔尺寸有关,但并不是孔的尺寸越大换能器等效质量越小.孔深不变时,等效质量随孔径的增加而减小.而孔径不变时,等效质量随孔深的增加先减小后增加.

打孔型宽频带夹心式换能器

超声波换能器是将电信号转换为超声波的装置。分析单一振动模态单一谐振频率的换能器拓宽频带的机理,提出以在前盖板上打孔的方式来减小换能器的等效质量,从而降低其品质因数,进而达到拓宽频带的目的;研制打孔型宽频带换能器,设计大辐射面来增强拓宽频带的效果;对加工完成的换能器进行测试实验,对比有无负载条件下的性能指标。实验结果显示:换能器拓宽频带的效果及其它性能指标均满足设计要求。

宽带高效超声波传感器的研究

提出了一种新型的双层压电结构超声波传感器 ,借助于移相电容器的移相作用 ,改变各压电层的激励电压的幅值和相位 ,实现对传感器频率特性的控制 ,从而得到了具有宽频带高效率的超声波传感器 。

基于时域后向投影的光声谱成像系统研究

光声谱成像是一种新的生物组织成像方法,它结合光学成像和超声成像的特点,可提供高分辨率和对比度的图像。采用波长532nm、重复频率10Hz的脉冲激光作为激励源,宽带PVDF非聚焦超声探测器频率响应范围为200kHz～15MHz,探测器以圆周扫描的方式采集样品的时域光声信号,并采用时域后向投影算法重建样品内部的二维光学吸收分布图像。实验表明,系统成像的空间分辨率小于1mm,重建的图像与原始样品完全吻合。

一种带障板宽波束宽带纵振动换能器

介绍了一种带障板宽波束宽带纵振动换能器.通过将纵振动换能器的纵振动模态和前盖板弯曲振动模态有效耦合来达到拓宽换能器工作频带的目的;并提出利用反声障板边界结构大幅度增大发射波束宽度的方法.利用有限元软件分析了其在水中的特性.分析结果表明,通过纵弯模态耦合方式可有效拓宽换能器的频带宽度;通过障板在纵振动换能器中的应用可有效调节纵振动换能器的波束特性,从而实现宽波束的目的.实际制作该换能器并测试了其在不同情况下的性能,测试结果表明：有限元分析结果跟实验测量结果吻合.在9.5～18 kHz的频率范围内实现了发送电压响应起伏不超过3 dB的宽带工作;在11、12、13、14 kHz,实现了120°～160°的宽波束.

CMUT电流信号的转化放大与滤波电路设计

针对电容式微机械超声换能器(CMUT)高灵敏度、宽频带的特点以及微弱电流检测的需求,设计了一种高增益、宽频带的三级放大电路,实现对CMUT器件的微弱电流信号的检测、放大以及滤波功能。通过搭建测试系统平台,实现CMUT对水下超声信号的接收,对电流信号接收放大与滤波,同时对电路性能进行测试验证。实验结果表明,电路可以对CMUT器件产生的微弱电流信号进行转换放大和滤波,增益可以达到130 dB以上,同时前两级电路结构的带宽也可以达到10 MHz,涵盖了CMUT的工作频带。测试结果表明,第一级与第二级电路结构具有良好的线性度与稳定性,第三级电路结构的测试结果与仿真结果具有一致性,该电路可以对CMUT发出的微弱电流信号进行转化、放大和滤波。

高频大带宽滤波器

高频大带宽滤波器采用常规设计方法具有损耗大、带内波动和群时延特性差的缺点。文章介绍了采用倾斜色散换能器结构在Ｙ１２７．８６°ＬＮ基片上实现中心频率为７４０ＭＨｚ、带宽为４００ＭＨｚ的滤波器的设计方法和实验结果。

穿单孔换能器的频率与孔尺寸间的关系研究

研究了前盖板穿单孔夹心式换能器的谐振频率与穿孔尺寸间的变化关系。基于穿单孔换能器的等效电路,利用解析法推导出了该结构换能器的频率方程,计算得到了频率随穿孔尺寸变化的关系曲线,结果发现谐振频率并不是随着穿孔质量的增大而单调上升。在孔深不变时,谐振频率随孔径的增加而增大,而在孔径不变时谐振频率随着孔深的增大先增加后减小,进而解释了其物理意义。

低声阻抗复合压电陶瓷的研究及应用

本文研究了我们所配制夹心结构复合压电材料低声阻抗的特性．实验表明，夹心复合压电陶瓷材料的声阻抗，与所用陶瓷材料的种类、气孔率、孔径、样品厚度以及工艺制备过程有关．实验证明，研制特定声阻抗的材料是可行的．最后，用研制的新材料成功地应用于混凝土、C／C复合材料等非金属材料的超声检测中．

电容式微机械超声换能器的电流信号检测电路设计

针对在接收超声波信号时电容式微机械超声换能器(CMUT)输出的微弱电流信号检测需求,设计了一种高频微弱电流信号低噪声放大电路,该电路将CMUT换能器输出电流信号转换并放大为电压信号,并将该放大电路和CMUT换能器集成于同一印刷电路板(PCB)基板上,减小了检测电路连接线对CMUT换能器输出性能的影响,提高了整体性能。首先对该低噪放大电路结构进行了交流小信号仿真,并进行了实验验证,然后对CMUT换能器的信噪比、线性度与带宽进行了测试。测试结果表明:集成后的CMUT换能器信噪比为50.62 dB,中心频率工作时的线性度为1.612%,6 dB相对带宽为101.98%。

铁磁流体换能器理论分析

低频和宽带对传统换能器提出了严重挑战,铁磁流体换能器是一种试图改进这两种指标的新型换能器。通过求解Navier—Stockes方程,作者完成了铁磁流体换能器的理论分析。进而,用等效网络方法对换能器表面振速和发射声功率进行了计算。结果表明:铁磁流体换能器在低频是非常有效的,并且具有20Hz到6500Hz的带宽。

宽频线阵容积探头引导下三维超声技术在股前外侧穿支皮瓣术前穿支定位中的应用

目的:探讨宽频线阵容积探头引导下三维超声技术在游离股前外侧穿支皮瓣(ALTPF)术前穿支定位中的应用价值,更准确快速地指导切取ALTPF。方法:自2020年5月至2022年10月,回顾性分析无锡市第九人民医院足踝外科35例足踝部软组织缺损行游离ALTPF修复患者,其中足部创面25例,踝关节创面10例;年龄20~66岁,缺损面积11.0 cm×8.0 cm~28.0 cm×9.0 cm,皮瓣面积12.0 cm×9.0 cm~29.0 cm×10.0 cm。术前采用宽频线阵容积探头对ALTPF血管穿支进行探测,获得穿支三维图像,记录穿支数量、位置、分型,选择合适的穿支,精准设计皮瓣,指导术中皮瓣的切取,术中观察宽频线阵容积探头术前定位的准确性;术后患者均定期行门诊随访。结果:术前定位穿支70条,术中发现穿支72条,术前与术中相符穿支67条;67条相符穿支中,Kimura I型19例,Kimura Ⅱ型27例,Kimura Ⅲ型21例;二维超声技术术前探测敏感度为95.7%,阳性预测值为93.1%;25例皮瓣为筋膜下切取,10例为筋膜上切取超薄ALTPF,切取皮瓣面积平均大小17.7 cm×8.6 cm;所有皮瓣切取时显露的穿支与术前三维成像基本符合,术后所有皮瓣均完全成活,未出现血管危象情况。术后随访8~20个月,平均12.7个月。结论:宽频线阵容积探头引导下三维超声技术在ALTPF术前穿支定位准确,在超薄ALTPF切取中更有优势,值得在临床推广。

三维超声技术在游离腓肠内侧动脉穿支皮瓣修复足背创面中的应用研究

目的探讨对腓肠内侧动脉穿支皮瓣采用宽频线阵容积探头引导下三维超声技术定位穿支的准确性,以及基于此设计皮瓣修复足背创面的疗效。方法2019年1月—2022年12月,收治30例足背皮肤软组织缺损患者。男19例,女11例;年龄22~63岁,平均43.9岁。致伤原因:交通事故伤12例,重物压砸伤15例,机器伤3例。受伤至入院时间1~8 h,平均3.5 h。彻底清创后创面范围为5 cm×3 cm~17 cm×5 cm,予以封闭式负压引流敷料覆盖,待创面无明显感染后行腓肠内侧动脉穿支皮瓣修复。术前采用宽频线阵容积探头对腓肠内侧动脉穿支及主干血管进行探测,获得完整三维图像,记录穿支数量、位置以及主干血管在肌肉内位置、走行方式,并在此基础上选择合适穿支设计皮瓣及指导皮瓣切取;术中皮瓣切取范围6 cm×4 cm~18 cm×6 cm。将术前探测与术中观察的穿支进行对比,计算敏感度及阳性预测值,评估三维超声技术定位穿支的准确性。供区直接拉拢缝合25例,游离植皮修复5例。结果30例患者术前探测发现60支腓肠内侧动脉穿支、术中发现58支,其中术前与术中相符穿支56支,敏感度93.3%、阳性预测值96.6%;术前探测及术中观察主干血管在肌肉内位置、走行方式基本相符。术后皮瓣均顺利成活,创面Ⅰ期愈合;供区切口均Ⅰ期愈合,植皮成活。患者均获随访,随访时间9~24个月,平均14.7个月。皮瓣外观、色泽、质地良好,穿鞋及行走无明显影响;末次随访时美国矫形足踝协会(AOFAS)踝与后足功能评分为80~92分,平均87.5分;患者满意度达优29例、良1例。结论宽频线阵容积探头引导下三维超声技术定位腓肠内侧动脉穿支准确,三维成像更直观,可用于指导腓肠内侧动脉穿支皮瓣设计及切取。