两端辐射双频超声换能器设计方法

根据功率超声波的应用要求,提出一种两端辐射双频超声换能器。为了其具体应用,通过对两端辐射双频超声换能器振动特性分析,建立其机电等效电路图,并推导出共振频率方程组。设计两款辐射块形状不同的两端辐射双频超声换能器,根据两个设计工作频率,使用频率方程组计算出各部分尺寸。利用ANSYS软件对其中一款换能器模型进行模态分析和频响分析,验证频率方程组的准确性。研制出该款换能器样机,通过试验测量出样机的纵向共振频率。试验结果表明,换能器的实测共振频率与设计值误差小于5%。利用本设计方法,可以设计出满足两个工作频率要求的双频换能器,且换能器的实际工作频率与理论值更为接近,能满足实际应用要求。

一种新型自发自收式双频超声换能器

设计并制作了一种新型自发自收式双频超声换能器,其由高频压电片、中间层、低频压电片和背衬层所组成,可激发高频超声纵波,并同时接收高频超声纵波的基波分量和相应的静态分量。在聚苯硫醚和硅橡胶样品中分别对试制的自发自收式双频超声换能器进行了超声实验研究。实验结果表明,所设计的双频超声换能器,能有效地激发高频超声纵波,并实现对高频超声纵波的基波分量和静态分量的同时接收。特别地,当高频超声纵波信号在高声衰减材料中被完全衰减时,仍可实现对超声静态分量的有效接收。

双频超声清洗器

Ｃ１双频超声清洗器颜忠余，林仲茂（中国科学院声学研究所北京·１０００８０）超声清洗是功率超声技术最广泛也较成熟的一种应用，并且日益向各行业渗透。目前采用的超声清洗设备多为单频方式工作，即每套设备只能工作在一个频率，这样会在清洗液中形成驻波，造成清洗盲...

复频超声波清洗器的研制

通过改变夹心式换能器压电晶片的堆放位置及组数,使超声清洗换能器具有两个明显的谐振峰。经自动控制及转换电路,使超声波电源既能在任一单频工作又能在双频自动交替工作。大功率实用状态下清洗复杂工件,并用染色法真实记录单频工作及双频交替工作时槽内声场的分布情况。结果表明,复频超声清洗能充分发挥不同频率的声波特性,比单频清洗效果更好。

超声激发声信号幅值实时监测HIFU焦域组织损伤

聚焦超声消融肿瘤过程中的损伤实时监测是临床治疗面临的一个关键难题,双频聚焦超声不仅能提高治疗效率,且能在共焦区域激发出声信号,该声信号的幅值、频率等信息与焦域组织的机械和声学特性紧密相关。该文构建了一种双频聚焦超声治疗及组织损伤实时监测系统。该系统在聚焦超声辐照离体组织过程中,通过外部水听器接收双频激发的组织声发射信号,并通过上位机进行高速数据采集、数字滤波、时频处理等,分析声发射信号幅值与离体组织损伤之间的变化规律。实验研究结果表明:随着焦域组织损伤的形成,其弹性等声学特征发生改变,导致声发射信号幅值逐渐降低,表明声发射信号幅值的变化可较好地反映靶组织声学特征和结构的变化,从而实现聚焦超声治疗中靶组织损伤的实时监测。该文提出的监测方案相比传统超声影像监控更灵敏,有望为聚焦超声临床治疗中的组织损伤监控提供一种新的实时监测方案和手段。

基于振动声发射信号频移的HIFU靶组织损伤监测

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)消融技术具有无辐射、无创等优点,已被用于多种实体肿瘤的治疗。但在治疗中,基于传统的诊断超声回声变化难以精准监测靶组织的损伤,主要原因是超声回声增强更多与组织损伤、空化气泡及温度相关,解耦存在困难。基于此,利用超声激发声发射(Ultrasound Stimulated Acoustic Emission,USAE)技术,通过在HIFU治疗前后检测与靶组织弹性变化相关的振动声信号,构建了一种基于USAE信号频移的靶组织损伤监测方案。为了考察该方案的正确性和有效性,首先研究了不同仿体中的USAE信号及其频谱变化规律,进一步探究了HIFU辐照离体组织前、后USAE信号频谱特征与靶组织损伤之间的变化关系及规律。研究结果表明:靶组织损伤引起的组织弹性变化会导致USAE信号频谱的峰值偏移,基于该频移能够较好地实现靶组织损伤的检测,可望为HIFU治疗中靶组织损伤监控提供一种新的解决方案。