动态聚焦超声换能器的研究与设计

介绍了为超声激活血卟啉抗肿瘤效应而研究的动态聚焦超声换能器。它是由６个等间距，等宽度的同心圆环和１个中心圆片组成的７元平面 能器阵。通过改变辐射孔径和每个阵元电激励信号的延迟时间，实现动态聚焦衣在各聚焦处声强度一致，导出了聚焦声场声压分布表达式，并设计出换能器的具体结构参数。     

基于近场声全息的聚焦换能器声场测量方法研究

高强度聚焦超声(HIFU)被广泛应用于医疗领域,但聚焦换能器焦点处的声强比较大,直接测量容易造成水听器损坏.为了间接获得焦点处声压,将全息测量面近似等效为声源面,结合空间傅里叶变换算法,提出了一种高测量效率的聚焦换能器声场测量方法.以球面自聚焦换能器为对象,进行声场测量方法的仿真研究和实验验证.结果表明,该方法比积分法...     

超声聚焦换能器的近场声束

本文利用轴上声压分布计算了具有圆形截面球面聚焦超声换能器的近场声束宽 度，获得了束宽表达式。文中给出了各种频率下不同曲率半径、不同开口半径时的 束宽曲线。同时给出了具有矩形截面的球面聚焦换能器的各种束宽曲线。为研制超 声断层成像装置提供了理论参数。     

超声换能器特性评价

序言 在测试超声换能器特性时,如下三点是重要的:①熟悉换能器的工作状态,以便选择最适合各种测试的换能器,②确保换能器发挥出预期的性能,③应很好掌握换能器给超声信号带来的影响。 本文发表的是马萨诸塞州陆军材料技术研究室开发的测试换能器特性的技术及装置。这一测试是由超声波束的图像化,电阻抗测定,插入损耗测定和脉冲及频率响应测定四部分组成。并且列出了频率为5MHz,直径为0.5英寸的二种换能器的特性测试结果。其中一个是聚焦型的,另一个是非聚焦型的。 超声波束的图像化 超声的波束发散度,波束直径,波束传播范围,波束截面均匀性…     

基元控制的方式优化自聚焦换能器聚焦声场的研究

根据HY2900聚焦超声治疗系统聚焦换能器采用6基元自聚焦方式的特点,通过对6基元聚焦换能器排序及数量的控制,达到了避让特定部位的目的。采用亥姆霍兹-基尔霍夫积分计算并用HY2900声场测量软件测量换能器在脱气水中声场的分布。对6基元换能器排序进行定义,结合水听器控制基元数及排序。在对换能器基元全驱动,关闭1、6基元,关闭1、2、6基元,关闭1、3、5基元的四种状况下测量聚焦换能器途径声场及焦平面声场分布。研究发现焦点上10 mm声场分布平面直接反映换能器基元数及随排序的改变换能器聚焦声途径的变化,可通过对换能器基元排序及数量的控制,优化其途径声场分布。     

线阵相控换能器阵列参数对聚焦性能的影响分析

针对超声相控阵检测中广泛使用的一维线阵换能器,通过建立其声场数学模型和引入指向性函数,仿真分析了阵列参数对声束聚焦性能的影响,提出了改善换能器声场性能的措施。最后对优化参数的阵列换能器声场进行实验测试,测试结果表明其具有良好的声束聚焦性能,为超声相控阵缺陷检测中换能器的选择提供了参考。     

超声透镜声场的数值计算

0引言平面换能器与声透镜结合可以形成有效的聚焦系统。声透镜聚焦换能器在超声显微镜、超声无损检测和成像声纳等方面有着广泛的应用。声透镜一般由曲面和平面共轴排列,由于声透镜材料声速往往大于传播介质声速,因此凹面镜会形成聚焦效果,如何准确计算透镜所形成的声场是声学透镜设计的重要基础。本文依据射线传播理论、混合传播理论和波动传播理论归纳出三种数值计算方法,分别进行声场计算,并与实测结果进行比较。     

旋转圆弧式声透镜及其超声诊断技能器横向分辨率

为了改善机械扇形扫描医用超声脉冲回声成像装置的横向分辨率，在提高换能器的全程横向分辨率方面，使用旋转圆弧式声透镜，把活塞源的近场平面波声场，变换成一个等效圆环源的远场指向性的声场，是一种行之有效的方法。     

超声治疗中耦合液对声聚焦影响的研究

本文推导了凹球面聚焦换能器产生的声波经耦合液进入软组织后的声场计算公式，并对不同耦合液，耦合层厚度，温度对声聚焦的影响进行了研究，得到一一些对超声热疗具有指导意义的结果。     

幅度加权曲面换能器的理论分析

Ｂ３幅度加权曲面换能器的理论分析曾学军，寿文德（上海交通大学上海·２０００３０）本文叙述了对一个回球形曲面的分割圆环阵元的激励信号进行幅度加权处理，以改变简单球面换能器的声场结构，通过理论计算和分析获得有用的结果。Ｖ．Ｍｕｒｒａｙ等人曾对平面方形换能...     

仿体中超声空化效应的B超图像处理

0引言使用高强度聚焦超声(HIFU)照射组织,将产生声空化现象。在声空化过程中,声场能量于空化气泡内高度集中,当能量积累到一定阈值后,空化气泡瞬间崩溃。在气泡崩溃的瞬间能量会释放出来,形成局部的高温、高压、强冲击波等极端物理现象[1]。这将使周围的组织细胞遭到损伤。因此,对HIFU空化的监控显得尤其重要[2]。本文主要研究不同脉冲宽度的高强度聚焦超声(HIFU)在体外仿体中引起的空化气泡群面积随时间的变化。从而实现对HIFU空化的实时监控。     

聚焦换能器离散发射阵列的辐射力计算

为了对医学超声中使用的聚焦换能器离散阵列的辐射力进行估算,文章中应用几何声学的方法,推导了聚焦换能器离散发射阵列超声作用于吸收靶上的辐射力公式,并分别给出了活塞阵元与聚焦阵元的辐射力公式。将该几何声学公式与瑞利积分结果比较显示,当声束倾斜角θi<30°,半孔径角α<15°时,误差不超过4.5%。这种结果说明了这种方法可以用来有效地估算离散阵列聚焦换能器的辐射力。     

使用辐射力天平的超声治疗换能器的电声特性测量方法研究

论述和规范了工作于200 kHz~10 MHz频率范围内的超声治疗换能器的基本电声特性和参数定义,诠释了它们的物理意义和相互关系,研究并提出了一套基于辐射力和有效面积测量的发射换能器的电声参数的测量方法。对平面活塞型、球面聚焦型和圆柱面聚焦型换能器实施了测量,给出了实测结果。     

超声造影剂及其应用

近30年来,由于换能器材料和结构的开发研究,超声换能器阵制作工艺的不断革新,大规模集成电路(ASICs)的高速发展, 数字信号处理技术的迅速进展, 波束合成,电子聚焦,相控阵等技术在超声医疗仪器中的广泛应用, 大大提高了声成像的空间分辨率和像的反差,促进了医学超声迅速发展.     

球面聚焦超声换能器的电声特性和测量方法的研究

研究介绍了圆形孔径的球面聚焦压电换能器的基本电声参数：输出声功率、辐射电导、电声效率、自由场发射电流(电压)响应、自由场电压灵敏度、有效面积、有效孔径、声焦距、声束宽度和阻抗(导纳)等电声特性及其测量方法,详细地论述了基于辐射力天平法和自易校准法的测量原理和方法,讨论了它们的内在联系。给出了换能器自易校准中的衍射修正系数和平均反射系数的公式、计算方法和系列数据图表。试验结果表明了测量原理和方法的合理性和可行性。     

超声微粒检测换能器的分析与设计

利用超声波在传播过程中遇障碍物会产生散射信号的特性进行微粒检测时,超声换能器的设计非常关键.通过对平面圆形活塞声源和凹球面聚焦声源的轴向声场分布比较分析,完成了超声微粒换能器的选型;基于一个假设的应用实例,对影响换能器性能的三个重要参数(焦距 D、晶片半径 a、和谐振频率 f)的确定原则进行了理论研究和仿真分析,给出了...     

C形纵剖面部分球冠换能器结构对声焦域的影响

在球带腔形聚焦超声换能器的基础上，设计一种C形纵剖面部分球冠聚焦超声换能器，研究其结构参数变化对声焦域形态的影响。通过建立的有限元仿真模型，分别讨论了换能器的球带高度和聚焦夹角与焦域形态的变化关系。结果表明，球带高度越高、聚焦夹角越大，其焦域尺寸越小，焦域长轴与短轴的比值越低，焦域趋近于圆形，尤其是当球带高度为1.6F（F为焦距）、聚焦夹角≥210°时，其焦域三轴尺寸均可达到亚波长尺度。为验证仿真结果的正确性，设计制作了一个可改变聚焦夹角的换能器并进行了测试，实验与仿真结果大致相符。设计的换能器相对于传统行波换能器，焦域形态得到了明显改善，能够压缩焦域长短轴之比，有效提高聚焦精度，为改善聚焦超声换能器焦域形态提供了一种设计方法。     

点聚焦超声辐照下液体中的声场和声化学场分布

通过数值模拟和实验分别研究了点聚焦超声换能器在液体中直接辐照和间接辐照时产生的声场和声化学场分布。研究结果表明,在直接辐照时,数值模拟得到的液体中声压较大位置与声化学反应场位置相一致:在聚焦超声焦点处及液体表面附近。当使用间接辐照时,焦点处声压减小,在试管底与超声换能器之间形成驻波。为了增加间接辐照时容器内的声压,实验使用底端贴有薄膜的双通试管,通过计算机模拟和实验证明在该情况下,容器内声压,特别是容器焦点处声压和声化学反应场有所增强。     

超声换能器声场特性的可视化定量研究

利用可视化定量研究技术,在已建立的高精度扫描系统的基础上,利用高频水听器法对平面活塞换能器声场进行了三维可视化,并对某平面活塞换能器所产生声场的波束直径、探头有效直径等参数进行了定量测量。实验结果表明,实现的声场可视化系统能够直观、真实地反映换能器的声场分布,测量所得到的声场与理论计算的声场分布吻合很好,能够为超声换能器及设备的评价提供可靠的手段。     

基于圆环阵列的声场仿真及校准实验

针对圆环阵列中声波多途效应难以消除的问题,提出了采用不等间距圆环阵列的方法破坏声波各径的相干性来降低旁瓣性能,减少边缘衍射反射的干扰。通过仿真验证不等间距圆环阵列能够有效降低聚焦波束旁瓣,并根据仿真结果设计最佳环形阵列结构。最后,在实验水池中对圆环阵列进行声场校准实验,分别利用脉冲波与连续波在4～8kHz频率下激励换能器阵列工作,结果表明采用脉冲正弦信号激励的方法可在有限空间内准确测量换能器的轴向声压的特性。