本文關(guān)鍵詞：Topmetal像素傳感芯片在超聲成像中的應(yīng)用研究

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【摘要】：超聲成像是一門結(jié)合眾多高新技術(shù)的邊緣學(xué)科。超聲成像系統(tǒng)具有顯示直觀、成本低廉、無創(chuàng)、無痛、方便有效等特點(diǎn)。因此,超聲成像系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用在醫(yī)學(xué)、探測等領(lǐng)域。就超聲成像而言,超聲成像系統(tǒng)的分辨率越高,顯示的結(jié)構(gòu)就越精細(xì),醫(yī)學(xué)診斷和探測的效率就越高。傳統(tǒng)的超聲成像系統(tǒng)分辨率較低,成像質(zhì)量較差,制約了超聲成像系統(tǒng)的發(fā)展。因此,探索研究具有高空間分辨率的超聲成像系統(tǒng)是一項(xiàng)非常重要和具有挑戰(zhàn)性的工作。PVDF壓電膜具有壓電效應(yīng),當(dāng)接收到超聲波時,可以將聲信號轉(zhuǎn)化為電信號。本實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的Topmetal像素傳感芯片能收集空間電荷,且具有高空間分辨率、高集成度、小體積、快速響應(yīng)和低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。本文的主要研究目的就是利用PVDF壓電膜和Topmetal像素傳感芯片探索一新型超聲波二維接收器,為高分辨率的超聲成像奠定基礎(chǔ)。論文的主要研究工作體現(xiàn)在以下兩個方面：一、設(shè)計制作了基于Topmetal的超聲波接收器,并通過鋼針實(shí)驗(yàn)觀測到反映鋼針影像的電荷感應(yīng)信號,首次發(fā)現(xiàn)Topmetal像素傳感芯片具備電荷感應(yīng)能力。二、搭建測試分析平臺,對基于Topmetal的超聲波接收器的噪聲、信號和響應(yīng)線性度等特性進(jìn)行了測試分析。結(jié)果表明,系統(tǒng)噪聲是(1.28±0.06)mV,且接收信號與超聲強(qiáng)度成線性關(guān)系。這些結(jié)果對擴(kuò)大Topmetal傳感器的應(yīng)用范圍有積極的促進(jìn)作用。
【關(guān)鍵詞】：超聲成像 分辨率 超聲接收器 Topmetal PVDF
【學(xué)位授予單位】：華中師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN409;TB559
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-13
• 1.1 課題研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3 論文主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排11-13
• 第二章 超聲成像的概述及發(fā)展13-16
• 2.1 超聲成像的簡介13-14
• 2.2 超聲成像的發(fā)展14-16
• 第三章 Topmetal像素傳感器簡介16-20
• 3.1 Topmetal的結(jié)構(gòu)16-18
• 3.2 Topmetal工作原理18-20
• 第四章 基于Topmetal的超聲接收器設(shè)計20-28
• 4.1 超聲接收器的工作原理20-26
• 4.1.1 壓電效應(yīng)20-21
• 4.1.2 PVDF壓電膜21-22
• 4.1.3 感應(yīng)信號產(chǎn)生機(jī)理22-23
• 4.1.4 感應(yīng)信號的觀測23-26
• 4.2 超聲接收器的設(shè)計26-28
• 第五章 基于Topmetal的超聲接收器特性分析28-41
• 5.1 測試分析平臺介紹28-31
• 5.1.1 超聲波發(fā)射源28-29
• 5.1.2 測試槽29
• 5.1.3 數(shù)據(jù)讀出系統(tǒng)29-31
• 5.2 超聲接收器的噪聲31-33
• 5.2.1 噪聲測試方法31
• 5.2.2 噪聲測試結(jié)果31-33
• 5.3 超聲接收器的信號特征33-37
• 5.3.1 信號測試方法33-34
• 5.3.2 信號測試結(jié)果34-37
• 5.4 超聲接收器的響應(yīng)線性度37-41
• 5.4.1 響應(yīng)線性度的測試方法38-39
• 5.4.2 響應(yīng)線性度的測試結(jié)果39-41
• 第六章 總結(jié)與展望41-43
• 6.1 總結(jié)41
• 6.2 展望41-43
• 參考文獻(xiàn)43-46
• 致謝46-47

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