目前國內(nèi)高端超聲波醫(yī)療設(shè)備絕大部分的市場都被國外醫(yī)療設(shè)備所占據(jù),難覓國產(chǎn)設(shè)備的蹤跡,究其原因是超聲波的穩(wěn)定輸出,尤其是長時間穩(wěn)定輸出技術(shù)難度大。針對這一情況,本文從超聲換能器的建模分析入手,提出了新的超聲控制策略,并研制了超聲波智能控制系統(tǒng),其中的主要研究內(nèi)容包括:1、通過對換能器等效模型的分析,發(fā)現(xiàn)換能器存在一個運(yùn)行效果遠(yuǎn)優(yōu)于諧振頻率的最佳工作頻率,在此頻率下的轉(zhuǎn)換效率約是諧振頻率的1.7倍左右,針對這一發(fā)現(xiàn),設(shè)計相應(yīng)的實(shí)現(xiàn)方案;2、通過對換能器的物理、電學(xué)特性分析,重點(diǎn)研究了多峰值特性以及相位特性,提出了采用最大電流搜索諧振頻率法和鎖相環(huán)頻率跟蹤方法相結(jié)合的自動鎖頻控制策略;3、針對超聲醫(yī)療手術(shù)時需要保持刀頭振動穩(wěn)定的需求,通過分析換能器輸入功率與輸出振幅之間的關(guān)系,設(shè)計了基于電壓、電流有效值的超聲換能器振幅控制方案,即恒功率功能的實(shí)現(xiàn),最終實(shí)驗(yàn)輸出誤差在3.5%以內(nèi);4、最終實(shí)現(xiàn)了一套具有恒功率輸出、自動鎖頻功能的超聲波智能控制系統(tǒng)。其輸出功率0-200W可調(diào),功率輸出誤差在3.5%以內(nèi),輸出頻率范圍50KHz-80KHz可調(diào)。 

【文章來源】：杭州電子科技大學(xué)浙江省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．３設(shè)計使用換能器??在這里需要先介紹一下壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)

??致分為主要的換能器以及附屬的變幅桿和工具頭三個部分，如圖１．２，換能器根據(jù)原理各不相??同，變幅桿與工具頭則會根據(jù)諧振頻率、應(yīng)用方向分別設(shè)計，最后級聯(lián)在一起。??／壓電片??ｍｒｒｈ——ｎｖ－－，??ｒ?￣?Ｉ??－…＾??￣＾?ｘ１－１?刀頭??換能器?變幅桿??圖１．２壓電換能器結(jié)構(gòu)示意圖??在超聲醫(yī)療中，應(yīng)用最為廣泛的是壓電換能器，如圖１．３，這是本次課題使用的兩種超聲??換能器，分別用于實(shí)現(xiàn)超聲刀與超聲霧化功能，都是基于壓電換能器原理設(shè)計的，超聲刀換??能器為本文主要實(shí)驗(yàn)對象，超聲霧化換能器主要用于檢測下文將會介紹的系統(tǒng)自適應(yīng)刀頭功??能。??圖１．３設(shè)計使用換能器??在這里需要先介紹一下壓電效應(yīng)與逆壓電效應(yīng)。如圖１．４，在１８８０年，居里兄弟發(fā)現(xiàn)Ｍ??因?yàn)槟承﹩尉Р牧系膬?nèi)部結(jié)構(gòu)并不對稱，這導(dǎo)致其受到外力產(chǎn)生形變時，內(nèi)部原有的晶格結(jié)??構(gòu)發(fā)生變化

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本文編號：2896188