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

【摘要】：超聲診斷技術是當今最重要并具有廣闊的發(fā)展前景的醫(yī)學診斷技術之一,相對其它醫(yī)學影像技術具有便攜式、簡單式、可重復性、實時性、準確性和經(jīng)濟性等特點。超聲內(nèi)鏡系統(tǒng)是一種新型的超聲診斷技術,它將高頻超聲換能器和普通內(nèi)鏡有機的結合在一起,醫(yī)生檢測時將它插入人體體腔,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體腔器官組織和相鄰臟器進行斷層掃描。國內(nèi)目前各大研究機構和醫(yī)療機械公司所開發(fā)出來的產(chǎn)品一直是利用機械轉動帶動探頭進行掃描,這種掃描方式雖然對換能器的要求簡單,但需要高精度的機械連接與驅動,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型壓電復合材料的各項參數(shù)；按照仿真所得的參數(shù),采用改進的切割—填充法制備壓電復合材料,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型壓電復合材料的表面電極,為增加復合材料和電極層之間的可鍍性,增鍍了一層NiCr合金膜；對所制備的復合材料進行表征分析并將其和仿真結果進行對比；利用三維造型軟件設計出環(huán)形陣列超聲探頭的結構,根據(jù)結構制定了探頭制備工藝流程,對探頭每一部分的尺寸和參數(shù)進行分析計算,制備了環(huán)形陣列超聲探頭樣機；利用脈沖發(fā)射接收儀和示波器對探頭的聲學性能進行了測試。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,能夠在不使用電機的情況下對人體組織進行360度超聲掃描,突出了“電子掃描”的技術要點,直接跨越“機械掃描”的技術階段,占據(jù)技術制高點,進入國際先進水平行列。論文取得了如下主要成果：(1)利用COMSOL軟件對2-2型壓電復合材料仿真的結果表明,當復合材料的厚度為0.16mm,子陣元軸向長度為8mm,寬度為0.16mm,間距為0.2mm時,復合材料的振動模式單一,并且繪制的導納曲線最小導納頻率為9.1MHz,與最終制備而成的復合材料的最小導納頻率8.84MHz十分接近,表明使用COMSOL軟件對壓電設備的仿真可行性和可信度高。(2)改進后的切割—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,能提高切割的精細度,可以制備出中高頻的復合材料。采用磁控濺射法給2-2型壓電復合材料制備電極具有可鍍性強,結構均勻,性能優(yōu)良等優(yōu)點,還可以通過調整濺射功率和濺射時間來控制膜層的厚度。所制備的2-2型復合材料樣品結構缺陷小,相對介電常數(shù)εr=121.3,聲阻抗Z=24.5 Mrayl,機電耦合系數(shù)Kt=0.581,機械品質因數(shù)Qm=26.25,性能優(yōu)良,能夠滿足制備高品質環(huán)形陣列超聲探頭的要求。(3)通過實用型灌注法制備的環(huán)形陣列超聲探頭以2-2型壓電復合材料為壓電振子,擁有40個陣元,中心頻率為5.1MHz,橫向焦距為50.1mm回波脈沖持續(xù)時間短,-6dB帶寬能達到62.7%以上。這些性能參數(shù)接近國外知名公司最新產(chǎn)品的性能參數(shù),證明用實用型灌注法制備環(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 .

【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TH776.1

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 陳妙研;蔡建庭;;超聲內(nèi)鏡在膽胰疾病診治應用中的研究進展[J];國際消化病雜志;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：1867630