生物醫(yī)學(xué)超聲工程將超聲技術(shù)與醫(yī)療應(yīng)用相結(jié)合,利用了超聲波無創(chuàng)治療的特點(diǎn)。醫(yī)用超聲換能器是其中的關(guān)鍵技術(shù),其輻射場特性和頻率特性是治療效果評估和超聲換能器設(shè)計(jì)中的重要特征參數(shù)。近年來針對特定疾病治療的復(fù)雜超聲換能器的設(shè)計(jì)參數(shù)倍受關(guān)注,其聲場參數(shù)建模分析用傳統(tǒng)聲場模型已很難評估。為了適應(yīng)復(fù)雜超聲換能器設(shè)計(jì)和使用的要求,本文設(shè)計(jì)了基于精密機(jī)器人的自動(dòng)化測量和綜合分析系統(tǒng),克服復(fù)雜超聲場的計(jì)算建模及實(shí)際測量中存在的許多困難。該系統(tǒng)分為機(jī)械運(yùn)動(dòng)部分,電氣硬件部分和分析軟件部分,系統(tǒng)以步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)四軸精密工業(yè)機(jī)器人,可使水聽器在水槽內(nèi)精確定位、自動(dòng)測量,通過數(shù)據(jù)采集模塊,將三維聲場的聲壓數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示和保存記錄。其整個(gè)系統(tǒng)軟件控制平臺具有友好的人機(jī)交互界面,可實(shí)時(shí)完成與硬件之間的通訊,實(shí)現(xiàn)對機(jī)器人控制和數(shù)據(jù)采集之間的協(xié)調(diào),并以可視化的圖形直觀顯示數(shù)據(jù),方便超聲換能器的參數(shù)特性的評估。通過實(shí)際測量的結(jié)果表明該系統(tǒng)具有高空間分辨率,滿足了復(fù)雜超聲場測量的準(zhǔn)確性和可靠性的要求。本文用凹球殼自聚焦形超聲換能器的聲場測試,驗(yàn)證了系統(tǒng)功能。測量了該超聲換能器的焦平面與軸線聲場分布和頻率特性,分析了影響超聲場變化... 

【文章來源】：蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 生物醫(yī)學(xué)超聲工程簡介
    1.2 超聲波治療中的關(guān)鍵技術(shù)
        1.2.1 聚焦式醫(yī)用超聲換能器結(jié)構(gòu)及應(yīng)用
        1.2.2 聚焦式醫(yī)用超聲換能器的性能和聲場分布
    1.3 研究背景及研究意義
    1.4 論文的主要內(nèi)容
第二章 超聲換能器聲場特性和頻率的理論研究和分析
    2.1 描述超聲場的常用物理量
    2.2 輻射聲場理論
        2.2.1 圓形平面活塞式超聲換能器輻射聲場的理論分析
        2.2.2 聚焦聲場的理論分析
    2.3 聲場的能量及聲束寬度
        2.3.1 平面式換能器的聲束寬度和形狀
        2.3.2 聚焦式超聲換能器的聲束特點(diǎn)
    2.4 本章小結(jié)
第三章 超聲場特性的自動(dòng)化測量和綜合分析系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    3.1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    3.2 機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和組成
        3.2.1 精密步進(jìn)電機(jī)的特性和組裝
        3.2.2 驅(qū)動(dòng)器的特性
        3.2.3 運(yùn)動(dòng)控制卡的功能和控制特性
    3.3 硬件系統(tǒng)
        3.3.1 上位機(jī)運(yùn)動(dòng)控制的模塊
        3.3.2 超聲信號的發(fā)射模塊
        3.3.3 超聲信號接收換能器
        3.3.4 超聲信號的數(shù)據(jù)采集模塊
    3.4 軟件系統(tǒng)
        3.4.1 軟件模塊
        3.4.2 子系統(tǒng)軟件功能
    3.5 本章小結(jié)
第四章 超聲場和頻率特性測量的方法研究和軟件實(shí)現(xiàn)
    4.1 超聲場特性的測定方法研究
    4.2 硬件動(dòng)態(tài)鏈接庫調(diào)用的實(shí)現(xiàn)
    4.3 運(yùn)動(dòng)控制單元模塊的實(shí)現(xiàn)
        4.3.1 X軸步進(jìn)電機(jī)的上位機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)
        4.3.2 Y軸步進(jìn)電機(jī)的上位機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)
        4.3.3 Z軸步進(jìn)電機(jī)的上位機(jī)控制模塊實(shí)現(xiàn)
    4.4 超聲波信號采集模塊的軟件控制實(shí)現(xiàn)
        4.4.1 虛擬示波器輸入控制的流程圖
        4.4.2 數(shù)字虛擬示波器信號采集的軟件控制實(shí)現(xiàn)
        4.4.3 數(shù)字虛擬示波器信號采集顯示的軟件控制實(shí)現(xiàn)
    4.5 水聽器法測量超聲聲場特性的方案
        4.5.1 超聲場的表現(xiàn)形式及其性能參數(shù)
        4.5.2 超聲場自動(dòng)化檢測的掃描路徑規(guī)劃
        4.5.3 超聲場掃描測量路徑的軟件平臺實(shí)現(xiàn)
        4.5.4 超聲場特性自動(dòng)測定的設(shè)計(jì)步驟
    4.6 超聲換能器頻率特性的測定方法研究
        4.6.1 基于離散傅立葉變換的頻譜分析
        4.6.2 頻率特性測定時(shí)的窗函數(shù)的選擇
        4.6.3 頻率特性測定時(shí)設(shè)計(jì)檢測步驟
    4.7 本章小結(jié)
第五章 超聲換能器聲場和頻率特性的測試和仿真分析
    5.1 超聲換能器聲場和頻率特性分析軟件的實(shí)現(xiàn)
        5.1.1 軸向和徑向超聲場分布的實(shí)驗(yàn)結(jié)果和建模分析
        5.1.2 焦平面超聲場分布曲面圖
        5.1.3 焦斑區(qū)域的測量結(jié)果和仿真分析
    5.2 頻率特性的實(shí)驗(yàn)分析與研究
    5.3 本章小結(jié)
第六章 凹球殼自聚焦超聲場模型的沖擊波場建模應(yīng)用
    6.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與裝置
    6.2 體外聚焦沖擊波特性波形的測量
    6.3 沖擊波實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與聚焦超聲場理論模型MATLAB仿真討論
        6.3.1 軸向聲壓分布的理論模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.2 焦平面徑向聲壓分布的理論模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果
        6.3.3 聲場焦平面和焦域的三維仿真
    6.4 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 工作展望
參考文獻(xiàn)
在學(xué)期間的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3585066