本文選題：COMSOL仿真 + 2-2型壓電復(fù)合材料　； 參考：《成都理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：超聲診斷技術(shù)是當(dāng)今最重要并具有廣闊的發(fā)展前景的醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)之一,相對(duì)其它醫(yī)學(xué)影像技術(shù)具有便攜式、簡(jiǎn)單式、可重復(fù)性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)。超聲內(nèi)鏡系統(tǒng)是一種新型的超聲診斷技術(shù),它將高頻超聲換能器和普通內(nèi)鏡有機(jī)的結(jié)合在一起,醫(yī)生檢測(cè)時(shí)將它插入人體體腔,可以使用普通內(nèi)鏡的功能觀察到體腔器官表面粘膜的病變情況,也可以通過超聲換能器對(duì)體腔器官組織和相鄰臟器進(jìn)行斷層掃描。國(guó)內(nèi)目前各大研究機(jī)構(gòu)和醫(yī)療機(jī)械公司所開發(fā)出來的產(chǎn)品一直是利用機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)探頭進(jìn)行掃描,這種掃描方式雖然對(duì)換能器的要求簡(jiǎn)單,但需要高精度的機(jī)械連接與驅(qū)動(dòng),易于損壞,獲得的圖像也不夠穩(wěn)定。論文利用仿真軟件COMSOL確定并優(yōu)化了2-2型壓電復(fù)合材料的各項(xiàng)參數(shù)；按照仿真所得的參數(shù),采用改進(jìn)的切割—填充法制備壓電復(fù)合材料,并使用雙階段研磨法加工材料的表面；采用磁控濺射鍍膜法,制備2-2型壓電復(fù)合材料的表面電極,為增加復(fù)合材料和電極層之間的可鍍性,增鍍了一層NiCr合金膜；對(duì)所制備的復(fù)合材料進(jìn)行表征分析并將其和仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比；利用三維造型軟件設(shè)計(jì)出環(huán)形陣列超聲探頭的結(jié)構(gòu),根據(jù)結(jié)構(gòu)制定了探頭制備工藝流程,對(duì)探頭每一部分的尺寸和參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算,制備了環(huán)形陣列超聲探頭樣機(jī)；利用脈沖發(fā)射接收儀和示波器對(duì)探頭的聲學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。論文所制備的環(huán)形陣列超聲探頭壓電陣元圍繞內(nèi)鏡環(huán)繞一周,能夠在不使用電機(jī)的情況下對(duì)人體組織進(jìn)行360度超聲掃描,突出了“電子掃描”的技術(shù)要點(diǎn),直接跨越“機(jī)械掃描”的技術(shù)階段,占據(jù)技術(shù)制高點(diǎn),進(jìn)入國(guó)際先進(jìn)水平行列。論文取得了如下主要成果：(1)利用COMSOL軟件對(duì)2-2型壓電復(fù)合材料仿真的結(jié)果表明,當(dāng)復(fù)合材料的厚度為0.16mm,子陣元軸向長(zhǎng)度為8mm,寬度為0.16mm,間距為0.2mm時(shí),復(fù)合材料的振動(dòng)模式單一,并且繪制的導(dǎo)納曲線最小導(dǎo)納頻率為9.1MHz,與最終制備而成的復(fù)合材料的最小導(dǎo)納頻率8.84MHz十分接近,表明使用COMSOL軟件對(duì)壓電設(shè)備的仿真可行性和可信度高。(2)改進(jìn)后的切割—填充制備法能夠有效地防止切割過程中壓電陶瓷柱的塌陷減少材料的缺陷率,將相鄰兩刀的下刀距離從0.2mm增大到0.6mm,能提高切割的精細(xì)度,可以制備出中高頻的復(fù)合材料。采用磁控濺射法給2-2型壓電復(fù)合材料制備電極具有可鍍性強(qiáng),結(jié)構(gòu)均勻,性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn),還可以通過調(diào)整濺射功率和濺射時(shí)間來控制膜層的厚度。所制備的2-2型復(fù)合材料樣品結(jié)構(gòu)缺陷小,相對(duì)介電常數(shù)εr=121.3,聲阻抗Z=24.5 Mrayl,機(jī)電耦合系數(shù)Kt=0.581,機(jī)械品質(zhì)因數(shù)Qm=26.25,性能優(yōu)良,能夠滿足制備高品質(zhì)環(huán)形陣列超聲探頭的要求。(3)通過實(shí)用型灌注法制備的環(huán)形陣列超聲探頭以2-2型壓電復(fù)合材料為壓電振子,擁有40個(gè)陣元,中心頻率為5.1MHz,橫向焦距為50.1mm回波脈沖持續(xù)時(shí)間短,-6dB帶寬能達(dá)到62.7%以上。這些性能參數(shù)接近國(guó)外知名公司最新產(chǎn)品的性能參數(shù),證明用實(shí)用型灌注法制備環(huán)形陣列超聲探頭是可行的。
[Abstract]:Ultrasonic diagnostic technique is one of the most important medical diagnostic techniques , and has the characteristics of portable , simple , reproducible , real - time , accurate and economical .
According to the parameters obtained by simulation , the piezoelectric composite material is prepared by adopting an improved cutting - filling method , and the surface of the material is processed by using a two - stage grinding method ;
the surface electrode of the 2 - 2 type piezoelectric composite material is prepared by adopting a magnetron sputtering coating method , and a layer of NiCr alloy film is added to increase the platability between the composite material and the electrode layer ;
the prepared composite material is characterized and analyzed and compared with the simulation result ;
The structure of the annular array ultrasonic probe is designed by using the three - dimensional modeling , the process flow of the probe preparation is established according to the structure , the size and parameters of each part of the probe are analyzed and calculated , and an annular array ultrasonic probe prototype is prepared ;
The ultrasonic probe of 2 - 2 type piezoelectric composite material prepared by the practical perfusion method has the advantages of strong plating property , uniform structure , excellent performance and the like , and has the advantages of strong plating property , uniform structure , excellent performance and the like , and the prepared composite material has the advantages of strong plating property , uniform structure , excellent performance and the like .

【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TH776.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 陳妙研;蔡建庭;;超聲內(nèi)鏡在膽胰疾病診治應(yīng)用中的研究進(jìn)展[J];國(guó)際消化病雜志;2007年04期

2 ;專業(yè)數(shù)值分析系統(tǒng)COMSOL Multiphysics[J];CAD/CAM與制造業(yè)信息化;2008年09期

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本文編號(hào)：1867630