本文關(guān)鍵詞：高強(qiáng)度聚焦超聲功率源的電磁兼容性與優(yōu)化設(shè)計研究

  更多相關(guān)文章： HIFU功率源 E類功率放大器 超聲換能器 負(fù)載阻抗變化 電磁兼容

【摘要】：高強(qiáng)度聚焦超聲（HIFU）治療技術(shù)是一種備受關(guān)注的無創(chuàng)治療新技術(shù)，具有無創(chuàng)性、靶向性、和無電離輻射等優(yōu)點，被列為重要科技前沿問題之一。我國在HIFU治療設(shè)備的研發(fā)與臨床應(yīng)用處于世界領(lǐng)先水平，國內(nèi)生產(chǎn)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的HIFU治療設(shè)備已出口至世界上多個國家，，取得了很好的臨床療效。HIFU治療設(shè)備的電磁兼容性是關(guān)系到患者生命安全的重要安全性能指標(biāo)，國際上一般采取強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的方式來規(guī)定HIFU治療設(shè)備的電磁兼容性能，我國的YY0505標(biāo)準(zhǔn)也于2014年開始逐步實施。提高HIFU治療系統(tǒng)的電磁兼容性對于保障HIFU治療的安全性、推動HIFU治療技術(shù)的健康發(fā)展具有十分重要的意義。 本文圍繞HIFU功率源的電磁兼容性問題，重點研究了HIFU功率源的電路設(shè)計與優(yōu)化、負(fù)載阻抗變化對功率源工作性能的影響分析和HIFU功率源的電磁兼容設(shè)計與測試等三個方面的問題。首先設(shè)計研制了基于E類功率放大器的HIFU功率源，并對電路參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以保證功率源工作在最優(yōu)工作狀態(tài)。此外，針對HIFU功率源在變負(fù)載條件下的工作性能進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，確定負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時輸出功率、工作效率、開關(guān)管應(yīng)力的范圍。最后對HIFU功率源進(jìn)行了電磁兼容設(shè)計，并通過實際電磁兼容測試對設(shè)計樣機(jī)進(jìn)行了驗證。 本文取得的主要研究成果有： （1）設(shè)計了基于E類功率放大器的HIFU功率源，其工作頻率為1.05MHz，輸出功率為10W，使用Saber軟件對電路參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化，優(yōu)化了輸出波形質(zhì)量，提高了電路的工作效率。 （2）分析了負(fù)載阻抗變化對E類超聲功率放大器工作特性的影響，建立負(fù)載阻抗與輸出功率、輸出效率的數(shù)學(xué)模型，并對變負(fù)載條件下開關(guān)器件的應(yīng)力進(jìn)行了分析，最后確定了E類功率放大器的負(fù)載阻抗變化容許范圍。 （3）針對HIFU功率源的電磁干擾問題設(shè)計了高頻電流探頭用于測量電源干擾電流與輸出電流，設(shè)計了電磁屏蔽機(jī)箱，有效減小了功率源的輻射干擾；對電路進(jìn)行優(yōu)化以減小輸出諧波干擾，并在標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容實驗室對HIFU功率源樣機(jī)進(jìn)行了傳導(dǎo)和輻射發(fā)射測試驗證。
【關(guān)鍵詞】：HIFU功率源 E類功率放大器 超聲換能器 負(fù)載阻抗變化 電磁兼容
【學(xué)位授予單位】：重慶醫(yī)科大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：R318.6
【目錄】：

• 摘要6-8
• ABSTRACT8-11
• 前言11-16
• 1.1 課題背景及意義11-14
• 1.1.1 高強(qiáng)度聚焦超聲治療技術(shù)的現(xiàn)狀、進(jìn)展及前景11-12
• 1.1.2 高強(qiáng)度聚焦超聲治療系統(tǒng)的電磁兼容性12-14
• 1.2 E 類功率源電磁兼容性的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-15
• 1.3 本文研究內(nèi)容15-16
• 2 基于 E 類功率放大器的超聲功率源研究16-32
• 2.1 E 類功率放大器的理論分析16-22
• 2.1.1 E 類功率放大器的原理17-19
• 2.1.2 E 類功率放大器電路分析19-22
• 2.2 E 類超聲功率放大器電路設(shè)計與仿真22-31
• 2.2.1 E 類超聲功率放大器電路設(shè)計22-23
• 2.2.2 E 類超聲功率放大器電路仿真與優(yōu)化23-31
• 2.2.2.1 電路仿真23-25
• 2.2.2.2 參數(shù)優(yōu)化25-28
• 2.2.2.3 實際電路驗證28-31
• 2.3 小結(jié)31-32
• 3 壓電超聲換能器及壓電超聲換能器電學(xué)匹配32-42
• 3.1 HIFU 換能器的負(fù)載特性32-36
• 3.1.1 等效電路和阻抗特性32-34
• 3.1.2 導(dǎo)納特性34-35
• 3.1.3 動態(tài)特性35-36
• 3.2 HIFU 換能器電阻抗的單頻阻抗匹配36-41
• 3.2.1 單頻匹配的品質(zhì)因數(shù)設(shè)計法36-39
• 3.2.1.1 L 型匹配網(wǎng)絡(luò)36-39
• 3.2.1.2 T 型匹配網(wǎng)絡(luò)39
• 3.2.2 負(fù)載阻抗變化對單頻阻抗匹配的影響39-41
• 3.3 小結(jié)41-42
• 4 負(fù)載阻抗變化對 E 類超聲功率放大器工作特性的影響分析42-53
• 4.1 負(fù)載變化對輸出功率影響的理論分析42-46
• 4.1.1 理論分析42-45
• 4.1.2 實例驗證45-46
• 4.2 負(fù)載變化對開關(guān)損耗的影響分析46-48
• 4.2.1 理論分析46-48
• 4.2.2 實例驗證48
• 4.3 負(fù)載變化對開關(guān)器件應(yīng)力的影響分析48-50
• 4.4 設(shè)計實例與實驗驗證50-51
• 4.5 小結(jié)51-53
• 5 HIFU 功率源的電磁兼容性測試與設(shè)計53-71
• 5.1 基于高頻電流探頭的傳導(dǎo)干擾測試53-63
• 5.1.1 高頻電流探頭的設(shè)計與研制54-59
• 5.1.1.1 Rogowski 線圈的工作原理54-55
• 5.1.1.2 高頻電流探頭的設(shè)計55-59
• 5.1.2 HIFU 功率源的傳導(dǎo)干擾測試實驗59-63
• 5.1.2.1 傳導(dǎo)干擾測試布置59-60
• 5.1.2.2 傳導(dǎo)干擾測試標(biāo)準(zhǔn)60-61
• 5.1.2.3 電流探頭法測量傳導(dǎo)干擾61-62
• 5.1.2.4 HIFU 功率源電源線傳導(dǎo)干擾測試結(jié)果62-63
• 5.2 HIFU 功率源的屏蔽設(shè)計與輻射發(fā)射測試63-70
• 5.2.1 HIFU 功率源的電磁屏蔽設(shè)計64-67
• 5.2.1.1 電磁屏蔽基本原理64
• 5.2.1.2 導(dǎo)體平板屏蔽效能的計算64-66
• 5.2.1.3 HIFU 功率源電磁屏蔽設(shè)計66-67
• 5.2.2 HIFU 功率源的輻射發(fā)射測試實驗67-70
• 5.2.2.1 輻射干擾測試布置68
• 5.2.2.2 輻射干擾測試標(biāo)準(zhǔn)68-69
• 5.2.2.3 輻射干擾測試結(jié)果69-70
• 5.3 小結(jié)70-71
• 結(jié)論與展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 文獻(xiàn)綜述79-84
• 致謝84-85
• 在校期間發(fā)表的論文85-86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1048798