探究感應(yīng)式磁聲成像中的磁熱聲效應(yīng),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(dá)式,數(shù)值仿真多層電導(dǎo)率仿真模型的感應(yīng)電流分布、磁聲+熱聲聲源分布及聲壓信號(hào),對(duì)兩種聲源分布及重建結(jié)果進(jìn)行比較。為驗(yàn)證仿真結(jié)果,建立磁聲成像實(shí)驗(yàn)平臺(tái),采用導(dǎo)電橡膠圈仿體分別開(kāi)展磁聲和熱聲圓周掃描實(shí)驗(yàn),并對(duì)磁聲和熱聲信號(hào)幅值和聲源重建結(jié)果進(jìn)行比較分析。仿真結(jié)果表明,磁聲聲源分布集中在電導(dǎo)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,熱聲聲壓信號(hào)峰-峰值是混合信號(hào)的1/4。熱聲信號(hào)重建的聲源圖像在邊界處更模糊,磁聲信號(hào)的聲源重建圖像邊界清晰但存在偽影。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果均證明,磁聲成像中同時(shí)存在熱聲效應(yīng)。從熱聲聲源的分布及熱聲信號(hào)與磁聲信號(hào)的幅值關(guān)系中可見(jiàn),熱聲效應(yīng)在一定程度上會(huì)對(duì)磁聲成像結(jié)果產(chǎn)生影響。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2020,39(03)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

磁感應(yīng)式磁聲成像原理

使用COMSOL Multiphysics數(shù)值仿真軟件進(jìn)行電磁場(chǎng)的計(jì)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(zhǎng)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(dǎo)率不同的橢球模型，其具體構(gòu)建參數(shù)如表1所示。仿真研究磁場(chǎng)的因變量為磁矢量勢(shì)A，初始值設(shè)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(duì)公差設(shè)置為0.001。

兩塊靜磁鐵提供靜磁場(chǎng)，磁場(chǎng)大小為0.26 T。通過(guò)信號(hào)發(fā)生器與門(mén)控放大器產(chǎn)生1μs、2.0 k V的單正弦脈沖激勵(lì)，施加在線圈上產(chǎn)生脈沖磁場(chǎng)。仿體采用電導(dǎo)率為8 000 S/m的圓環(huán)形導(dǎo)電橡膠圈，加方形固體耦合劑塊。導(dǎo)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(cè)得長(zhǎng)軸、短軸尺寸為41.5和40.4 mm。仿體放置于水槽中的轉(zhuǎn)盤(pán)上，由計(jì)算機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)步長(zhǎng)為1.8°，進(jìn)行200個(gè)分度總計(jì)360°的圓周掃描。超聲探頭中心頻率為1 MHz，信號(hào)被探頭接收后經(jīng)過(guò)(40+30)dB的兩級(jí)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(shí)驗(yàn)區(qū)域，實(shí)現(xiàn)有靜磁場(chǎng)和脈沖磁場(chǎng)的磁聲效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，無(wú)靜磁場(chǎng)僅有脈沖磁場(chǎng)的磁熱聲效應(yīng)實(shí)驗(yàn)。2 結(jié)果

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3116721