本文關(guān)鍵詞：基于電潤濕效應(yīng)的動態(tài)聚焦超聲液體透鏡研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲技術(shù)自誕生以來發(fā)展迅速,在日常生活、工程測量與檢測、醫(yī)學(xué)診斷與治療和科學(xué)研究與分析的各個領(lǐng)域都發(fā)揮了重大的作用。采用超聲技術(shù)進行醫(yī)學(xué)診斷和治療是生物醫(yī)學(xué)工程上的重要研究方向,基于超聲的醫(yī)學(xué)診療技術(shù)在醫(yī)學(xué)研究和臨床醫(yī)療方面做出了重要貢獻。超聲聚焦技術(shù)作為超聲技術(shù)的關(guān)鍵,越來越多的被國內(nèi)外科研人員重視。常見的超聲聚焦方案目前有以下幾種,磨制成特定面型的壓電陶瓷超聲聚焦換能器、特定規(guī)格的固體超聲聚焦透鏡和多元電子相控陣超聲聚焦等。前兩者超聲聚焦方式采用的設(shè)備結(jié)構(gòu)比較簡單,但換能器的焦距或超聲透鏡焦距固定,使得這兩種方式只能通過機械(電機、齒輪等)方式和更換透鏡規(guī)格進行調(diào)焦,操作不便,調(diào)焦精度較差,使用效率不高,難以滿足人們對于超聲診療的需求;電子相控陣超聲聚焦換能器是通過控制單獨的壓電陶瓷超聲振元模塊進行聚焦,其原理和結(jié)構(gòu)復(fù)雜,故造價昂貴且不易應(yīng)用。一種簡單快速準(zhǔn)確的動態(tài)超聲聚焦方案成為國內(nèi)外研究的重點方向。通過文獻調(diào)查,液體超聲透鏡已經(jīng)在前人的研究中被證實可行,所以本文結(jié)合首先應(yīng)用于光學(xué)聚焦領(lǐng)域的電潤濕液體透鏡原理,創(chuàng)新性的提出了基于電潤濕效應(yīng)的動態(tài)聚焦超聲液體透鏡,并通過數(shù)學(xué)理論建模分析和軟件仿真,得到了電壓等相關(guān)參數(shù)對于液體透鏡的調(diào)制和影響關(guān)系。本文的動態(tài)聚焦超聲雙液體透鏡是基于電潤濕效應(yīng)提出的,電潤濕效應(yīng)即固液三相接觸角可以通過外加調(diào)制電壓的激勵發(fā)生改變,實現(xiàn)液體透鏡曲率半徑的變化從而進行動態(tài)變焦。文中仿真了電壓與液體透鏡固液三相接觸角、透鏡曲率半徑的關(guān)系,對比了不同液體介質(zhì)材料、不同介電層厚度對于透鏡聚焦能力的影響,并通過多物理場仿真軟件對液體透鏡的物理動態(tài)形變和聚焦過程進行了模擬仿真,得到了不同外加調(diào)制電壓、不同液體介質(zhì)相對介電常數(shù)、表面張力系數(shù)、介電層厚度、動力粘度系數(shù)以及不同液體透鏡孔徑對于液體透鏡動態(tài)形變和聚焦過程的響應(yīng)時間及最終面型的影響。文中通過對超聲場基本概念和理論的分析,建立了基于電潤濕效應(yīng)的動態(tài)聚焦超聲液體透鏡的理論和物理模型,并通過軟件對液體透鏡后聚焦聲場的分布進行了仿真計算,到了不同電壓調(diào)制下的液體透鏡聚焦超聲場分布變化,以及不同超聲發(fā)射頻率、不同材料聲速、不同透鏡孔徑對于聲場分布的影響關(guān)系。最后,文章還總結(jié)了該模型的優(yōu)缺點以及對未來研究的展望,包括液體材料的選擇、液體密度的調(diào)配以及理論模型與實驗過程可能產(chǎn)生誤差的原因。
【關(guān)鍵詞】：超聲技術(shù) 動態(tài)聚焦 電潤濕 液體透鏡
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R445.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-15
• 1.1 研究背景與意義10-12
• 1.1.1 超聲與高強度聚焦超聲技術(shù)10-11
• 1.1.2 液體透鏡的誕生和發(fā)展11
• 1.1.3 國外研究現(xiàn)狀11-12
• 1.1.4 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12
• 1.2 論文主要研究思路及方法12-13
• 1.3 文章組織結(jié)構(gòu)13-15
• 第二章 超聲基本理論與超聲聚焦換能器15-23
• 2.1 超聲基本理論15-17
• 2.1.1 聲速的概念15
• 2.1.2 聲壓的概念15-17
• 2.1.3 聲強的概念17
• 2.2 超聲場的理論計算方法17-18
• 2.3 超聲聚焦換能器與超聲聚焦透鏡18-22
• 2.3.1 球面型壓電陶瓷自聚焦超聲換能器19-20
• 2.3.2 超聲聚焦透鏡20-22
• 2.3.3 其他超聲聚焦換能器22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 電潤濕液體透鏡及其原理23-28
• 3.1 電潤濕液體透鏡23-24
• 3.2 電潤濕效應(yīng)原理24-25
• 3.3 電潤濕效應(yīng)原理的仿真計算25-27
• 3.3.1 外加電壓對固液三相接觸角的影響關(guān)系25-26
• 3.3.2 不同液體材料的相對介電常數(shù)對電潤濕效應(yīng)的影響26
• 3.3.3 不同液體材料的表面張力系數(shù)對電潤濕效應(yīng)的影響26-27
• 3.3.4 不同介電層厚度對電潤濕效應(yīng)的影響27
• 3.4 本章小結(jié)27-28
• 第四章 電潤濕超聲雙液體透鏡建模及仿真28-38
• 4.1 圓柱型電潤濕超聲雙液體透鏡理論建模與仿真28-33
• 4.1.1 單層圓柱型電潤濕超聲雙液體透鏡物理模型28
• 4.1.2 多層圓柱型電潤濕超聲雙液體透鏡物理模型28-29
• 4.1.3 單層圓柱型電潤濕超聲雙液體透鏡模型理論仿真29-33
• 4.2 COMSOL軟件建模33-36
• 4.2.1 多物理場建模與仿真軟件COMSOL Multiphysics簡介33
• 4.2.2 單層圓柱型電潤濕雙液體透鏡COMSOL Multiphysics建模與仿真33-36
• 4.3 本章小結(jié)36-38
• 第五章 液體透鏡聚焦超聲場的仿真計算38-50
• 5.1 單層透鏡聲場分布理論分析計算38-40
• 5.2 單層透鏡聲場的軟件仿真40-42
• 5.2.1 單一電壓下，，透鏡聲場分布的仿真40-41
• 5.2.2 不同調(diào)制電壓下，透鏡聲場分布的仿真41-42
• 5.3 影響超聲液體透鏡聲場分布的其他參數(shù)42-47
• 5.3.1 不同超聲頻率對液體透鏡聲場分布的影響43-44
• 5.3.2 不同透鏡材料聲速對液體透鏡聲場分布的影響44-45
• 5.3.3 不同液體透鏡孔徑對液體透鏡聲場分布的影響45-47
• 5.4 雙層電潤濕超聲透鏡仿真47-48
• 5.5 本章小結(jié)48-50
• 第六章 總結(jié)與展望50-52
• 6.1 本文研究總結(jié)50-51
• 6.2 本文研究展望51-52
• 參考文獻52-54
• 在學(xué)期間研究成果54-55
• 致謝55

【相似文獻】

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 張宏建;張薇;田維堅;李立英;王樂;孫劍;;液體透鏡自重變形引起波像差的有限元分析[A];2009年先進光學(xué)技術(shù)及其應(yīng)用研討會論文集（下冊）[C];2009年

2 彭潤玲;繩金俠;陳家璧;莊松林;;基于電濕效應(yīng)的一種新型變焦透鏡的研究[A];中國光學(xué)學(xué)會2006年學(xué)術(shù)大會論文摘要集[C];2006年

3 陳陶;;50Hz交流電控制的可變焦液體透鏡[A];中國光學(xué)學(xué)會2011年學(xué)術(shù)大會摘要集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 鄒曉文 本報記者 李立平;法國VARIOPTIC公司將加快液體透鏡技術(shù)推廣速度[N];大眾科技報;2007年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 張鷹;基于液體透鏡的變焦距光學(xué)系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)院研究生院（長春光學(xué)精密機械與物理研究所）;2012年

2 張薇;液體透鏡技術(shù)及其在微型變焦距系統(tǒng)中的應(yīng)用[D];中國科學(xué)院研究生院（西安光學(xué)精密機械研究所）;2009年

3 胡曉東;離子液體的電致驅(qū)動及變焦離子液體透鏡的研究[D];蘭州大學(xué);2012年

4 劉永明;光學(xué)精密透鏡的光力耦合分析與優(yōu)化設(shè)計[D];中國科學(xué)院研究生院(長春光學(xué)精密機械與物理研究所);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 牛禮軍;基于液體透鏡的激光誘導(dǎo)熒光檢測裝置[D];北京理工大學(xué);2016年

2 王宇;基于電潤濕效應(yīng)的動態(tài)聚焦超聲液體透鏡研究[D];蘭州大學(xué);2016年

3 郝麗麗;基于電潤濕效應(yīng)的液體透鏡性能的測試與分析[D];南京郵電大學(xué);2013年

4 劉嬌;基于壓電驅(qū)動的變焦距液體透鏡的研究[D];蘇州科技學(xué)院;2015年

5 王評;基于介電潤濕技術(shù)液體透鏡的變焦光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計及性能分析[D];南京郵電大學(xué);2015年

6 楊彬;高速變焦液體仿生透鏡的成形機理研究[D];長春理工大學(xué);2014年

7 馬晨;便攜式眼底相機光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計方法研究[D];北京理工大學(xué);2014年

8 劉一全;液態(tài)透鏡固相旋轉(zhuǎn)曲面界面接觸角的分析研究[D];北京理工大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：基于電潤濕效應(yīng)的動態(tài)聚焦超聲液體透鏡研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：438966