探究感應式磁聲成像中的磁熱聲效應,分析磁聲聲源與熱聲聲源分布及幅值特征。建立磁聲及熱聲聲源表達式,數(shù)值仿真多層電導率仿真模型的感應電流分布、磁聲+熱聲聲源分布及聲壓信號,對兩種聲源分布及重建結(jié)果進行比較。為驗證仿真結(jié)果,建立磁聲成像實驗平臺,采用導電橡膠圈仿體分別開展磁聲和熱聲圓周掃描實驗,并對磁聲和熱聲信號幅值和聲源重建結(jié)果進行比較分析。仿真結(jié)果表明,磁聲聲源分布集中在電導率邊界處,而熱聲聲源分布展寬,并且在邊界和內(nèi)部均有分布;磁聲聲源的最大值是熱聲聲源的15倍。實驗結(jié)果表明,熱聲聲壓信號峰-峰值是混合信號的1/4。熱聲信號重建的聲源圖像在邊界處更模糊,磁聲信號的聲源重建圖像邊界清晰但存在偽影。仿真和實驗結(jié)果均證明,磁聲成像中同時存在熱聲效應。從熱聲聲源的分布及熱聲信號與磁聲信號的幅值關系中可見,熱聲效應在一定程度上會對磁聲成像結(jié)果產(chǎn)生影響。 

【文章來源】：中國生物醫(yī)學工程學報. 2020,39(03)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

磁感應式磁聲成像原理

使用COMSOL Multiphysics數(shù)值仿真軟件進行電磁場的計算，模型建立如圖2所示。模型的最外層為120 mm×60 mm×120 mm的長方體空氣空間，在x=z=0、y=±20 mm處建立半徑為40 mm的Helmholtz線圈，線圈中心建立多層電導率不同的橢球模型，其具體構建參數(shù)如表1所示。仿真研究磁場的因變量為磁矢量勢A，初始值設置為0，加載外部電流作用在Helmholtz線圈上，電流密度為1 A/m2。采用自由剖分四面體網(wǎng)格，全局最大有限單元尺寸為40 mm，最小為1.08 mm;Helmholtz線圈的最大有限元素尺寸為1 mm，最小為0.4 mm;迭代求解器選取GMRES，相對公差設置為0.001。

兩塊靜磁鐵提供靜磁場，磁場大小為0.26 T。通過信號發(fā)生器與門控放大器產(chǎn)生1μs、2.0 k V的單正弦脈沖激勵，施加在線圈上產(chǎn)生脈沖磁場。仿體采用電導率為8 000 S/m的圓環(huán)形導電橡膠圈，加方形固體耦合劑塊。導電橡膠圈的線徑為2.03 mm，將橡膠圈微微拉伸成橢圓環(huán)，測得長軸、短軸尺寸為41.5和40.4 mm。仿體放置于水槽中的轉(zhuǎn)盤上，由計算機控制步進電機帶動旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)步長為1.8°，進行200個分度總計360°的圓周掃描。超聲探頭中心頻率為1 MHz，信號被探頭接收后經(jīng)過(40+30)dB的兩級放大傳入采集卡。采樣頻率為10 MHz，做500次的平均處理。靜磁鐵配置有滑軌，可以撤出實驗區(qū)域，實現(xiàn)有靜磁場和脈沖磁場的磁聲效應實驗，無靜磁場僅有脈沖磁場的磁熱聲效應實驗。2 結(jié)果

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3116721