聚焦超声换能器电阻抗谱实时在线监测系统

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作者 肖建 黄文军 +3 位作者 刘雅璐 罗曼 王杰 宋丹 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第3期420-428,共9页

高强度聚焦超声(HIFU)换能器作为聚焦超声消融手术(FUAS)系统的核心部件,其电阻抗谱是确定FUAS系统工作参数的重要参考依据,故对其进行实时在线监测具有重要意义。该文采用脉冲响应时域测量方法,将探测脉冲信号与HIFU换能器的工作时序... 高强度聚焦超声(HIFU)换能器作为聚焦超声消融手术(FUAS)系统的核心部件,其电阻抗谱是确定FUAS系统工作参数的重要参考依据,故对其进行实时在线监测具有重要意义。该文采用脉冲响应时域测量方法,将探测脉冲信号与HIFU换能器的工作时序相融合,并基于LabVIEW平台构建了一套HIFU换能器电阻抗谱实时在线监测系统,实现了对HIFU换能器电阻抗幅值与相位的高重复性及准确性的实时测量。通过对长时工作在大功率、高占空比条件下HIFU换能器电阻抗谱的实时在线监测,表明该监测系统可准确反应HIFU换能器的特征频率漂移、阻抗幅值和相位的非线性变化。这为HIFU换能器电阻抗谱实时在线监测及驱动参数优化调节提供了技术方案,对HIFU换能器的设计优化和能量损耗机制研究具有重要的应用价值。 展开更多

关键词 高强度聚焦超声(HIFU)换能器 电阻抗谱 脉冲响应 实时在线监测

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复频聚焦超声换能器声场研究 被引量：6

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作者 朱旭宁 石新军 尚志远 《陕西师范大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期67-70,共4页

研制了一种能实现两种频率超声叠加的自聚焦型超声换能器 ,利用瑞利公式对其声场进行了计算 ,确定了焦区位置 ,计算结果与测量值符合较好 .对复频叠加声场的频谱进行了测量 ,发现其有两个原波、和频波、差频波、倍频波等成分 .理论分析... 研制了一种能实现两种频率超声叠加的自聚焦型超声换能器 ,利用瑞利公式对其声场进行了计算 ,确定了焦区位置 ,计算结果与测量值符合较好 .对复频叠加声场的频谱进行了测量 ,发现其有两个原波、和频波、差频波、倍频波等成分 .理论分析及实验结果表明 。 展开更多

关键词 复频聚焦超声换能器 复频叠加声场 声散射效应 焦区 频谱测量 抗肿瘤效应

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热疗用聚焦超声换能器的研究 被引量：6

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作者 钱盛友 邢达 +1 位作者 孙福成 王鸿樟 《应用声学》 CSCD 北大核心 2000年第3期20-23,共4页

本文通过数值计算及实际测量，研究了凹球面声透镜聚焦换能器及凹球面自聚焦换能器产生的声场，证实此两种聚焦方式均可获得理想的聚焦效果，但自聚焦方式更适合高强度聚焦超声（HIFU）加热治疗。

关键词 热疗 聚焦超声换能器 HIFU

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基于虚拟仪器技术的聚焦超声换能器电声转换效率自动测试系统 被引量：4

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作者 刘阳 谭坚文 +2 位作者 曾德平 钟志明 陈志聪 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期322-328,共7页

聚焦超声换能器是超声治疗设备的核心部件,电声转换效率是衡量其性能重要指标之一,实际工作中常以电声转换特性来确定治疗系统的工作频率和驱动参数,这对其测试系统的准确性、效率和便捷性提出很高的要求。为此,构建一套自动测试系统,... 聚焦超声换能器是超声治疗设备的核心部件,电声转换效率是衡量其性能重要指标之一,实际工作中常以电声转换特性来确定治疗系统的工作频率和驱动参数,这对其测试系统的准确性、效率和便捷性提出很高的要求。为此,构建一套自动测试系统,采用基于定向耦合器的电功率计来测量换能器的输入电功率;运用辐射力天平测量换能器输出声功率;基于虚拟仪器技术开发上位机自动测试软件,实时采集和处理测量数据。基于所开发的自动测试系统,测试换能器在不同频率和驱动功率下的电声转换效率,采用变异系数对系统的稳定性进行分析,并与人工测试方法作对照。结果表明,测试系统具有较好的准确性,且单次测试时间可缩短5倍以上,在驱动功率分别为10、20和30 W情况下,自动测试系统(变异系数分别为4.06%、4.31%、4.65%)比人工测试(变异系数分别为4.14%、4.69%、5.83%)更稳定,满足测试系统应用需求。 展开更多

关键词 聚焦超声换能器 自动测试 电声转换效率 虚拟仪器技术

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高强度聚焦超声换能器的新型设计 被引量：11

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作者 孙俊霞 寿文德 《声学技术》 CSCD 2003年第2期80-82,共3页

采用高强度聚焦超声(HIFU)治疗局部肿瘤,如何增强对病变区域的辐照效果,而尽量减少对健康区域的辐照损伤是一个很重要的问题。文章基于目前常用的凹球面自聚焦换能器,提出了解决上述问题的方案,设计了新型的换能器,对其工作方式及声场... 采用高强度聚焦超声(HIFU)治疗局部肿瘤,如何增强对病变区域的辐照效果,而尽量减少对健康区域的辐照损伤是一个很重要的问题。文章基于目前常用的凹球面自聚焦换能器,提出了解决上述问题的方案,设计了新型的换能器,对其工作方式及声场特性进行了研究。结果表明:采用多换能器轮流发射的方式进行治疗是一种行之有效的解决方案。 展开更多

关键词 高强度聚焦超声换能器 新型设计 局部肿瘤 高强度聚焦超声治疗 辐照损伤 工作方式 声场特性

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复频聚焦超声换能器水中焦区商场特性的研究 被引量：2

6

作者 石焕文 尚志远 王三德 《应用声学》 CSCD 北大核心 2001年第4期27-30,20,共5页

本文对新研制的一种复频聚焦超声换能器的辐射声场进行了实验研究，测定了辐射声压在轴向上的分布曲线，进而确定了焦区位置，这与理论所得结果符合得较好。测定了辐射声压在焦平面上的分布曲线，并对焦区声场进行了定标。最后对换能器... 本文对新研制的一种复频聚焦超声换能器的辐射声场进行了实验研究，测定了辐射声压在轴向上的分布曲线，进而确定了焦区位置，这与理论所得结果符合得较好。测定了辐射声压在焦平面上的分布曲线，并对焦区声场进行了定标。最后对换能器在水中焦区辐射声场的频谱进行了研究，不仅观测到了两个源波，而且还观测到了和频波、差频波以及倍频波，证实了声散射声效应的存在。 展开更多

关键词 复频聚焦超声换能器 辐射声场 声散射声 肿瘤 超声疗法

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用于肿瘤治疗的高强度聚焦超声换能器及其温度场测量 被引量：1

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作者 陈颖 萧翔麟 +2 位作者 江剑晖 王文卿 孙福成 《声学技术》 CSCD 2000年第3期158-160,共3页

高强度聚焦超声 (HIFU)作为一种具有巨大潜力的、无损的、有效的肿瘤治疗手段 ,已得到普遍认同。本文介绍了所研制的 HIFU治疗系统 ,对其关键部分高强度聚焦超声换能器的温度场特性 ,从理论上和实验上进行了深入的研究 ,并提出了超声声... 高强度聚焦超声 (HIFU)作为一种具有巨大潜力的、无损的、有效的肿瘤治疗手段 ,已得到普遍认同。本文介绍了所研制的 HIFU治疗系统 ,对其关键部分高强度聚焦超声换能器的温度场特性 ,从理论上和实验上进行了深入的研究 ,并提出了超声声场的理论算法。 展开更多

关键词 超声热疗 温度场 高强度聚焦超声换能器 肿瘤

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用于眼球测量的聚焦超声换能器声学参量测量方法的研究

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作者 袁易全 管泓 《声学技术》 CSCD 1994年第3期135-138,共4页

脉冲时域测试系统是一种新颖的宽带测试系统，对高频（例如７ＳＭＨＺ以上）测试尤其适用。通过计算机对脉冲响应的富氏变换，而自动获取换能器的宽频带参数，这种方法速度快、频带宽、功能多及操作简易。本文通过对一种用于眼球测量的... 脉冲时域测试系统是一种新颖的宽带测试系统，对高频（例如７ＳＭＨＺ以上）测试尤其适用。通过计算机对脉冲响应的富氏变换，而自动获取换能器的宽频带参数，这种方法速度快、频带宽、功能多及操作简易。本文通过对一种用于眼球测量的８．３ＭＨＺ聚焦超声换能器（进口仪器配套件），用连续波与脉冲波两种测量方法，校正若干主要声学参量。结果表明；二者的接收频响特性相当吻合。 展开更多

关键词 聚焦超声换能器 眼球测量 声学参量 测量方法

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双频高强度聚焦超声换能器应用研究进展 被引量：5

9

作者 刘欢 李发琪 《声学技术》 CSCD 北大核心 2018年第3期243-247,共5页

高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)消融实体肿瘤已在临床治疗中展示出良好的应用前景。HIFU消融肿瘤技术由于其使靶区肿瘤组织瞬时升温至60℃以上,产生不可逆性凝固性坏死,同时不影响靶区外正常组织而被广泛应用... 高强度聚焦超声(High Intensity Focused Ultrasound,HIFU)消融实体肿瘤已在临床治疗中展示出良好的应用前景。HIFU消融肿瘤技术由于其使靶区肿瘤组织瞬时升温至60℃以上,产生不可逆性凝固性坏死,同时不影响靶区外正常组织而被广泛应用。目前治疗用超声主要使用单频率高强度聚焦超声,但其临床应用的主要限制是靶区组织消融时间较长,靶区外正常组织损伤风险较大。缩短靶区组织消融时间,对于提高HIFU治疗效率,更好地应用于临床较为关键。在总结HIFU换能器的特性和影响HIFU治疗因素的基础上,综述了应用不同类型的双频HIFU换能器强空化和缩短靶区组织消融时间等方面的研究进展。 展开更多

关键词 高强度聚焦超声 聚焦超声换能器 双频 消融

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聚焦超声换能器的仿真与性能分析 被引量：1

10

作者 遆金铭 余卿 +1 位作者 樊青青 李俊红 《压电与声光》 CAS 北大核心 2022年第3期418-421,共4页

高频声透镜聚焦超声换能器在电子器件评估与检测、材料微观机械性能表征、生物医学成像、细胞操控等方面具有重要的应用。结构参数是影响其性能的主要因素之一。该文通过有限元法对基于声透镜结构的高频聚焦超声换能器进行仿真模拟,分... 高频声透镜聚焦超声换能器在电子器件评估与检测、材料微观机械性能表征、生物医学成像、细胞操控等方面具有重要的应用。结构参数是影响其性能的主要因素之一。该文通过有限元法对基于声透镜结构的高频聚焦超声换能器进行仿真模拟,分析了声透镜的开孔角度对该类换能器聚焦区域声压模式、横向分辨率、-6 dB景深等关键性能参数的影响。仿真结果表明,换能器的焦距和横向分辨率与理论计算结果接近。随着声透镜开孔角度的增大,换能器的横向分辨力随之提高,焦点处声压级逐渐增大,-6 dB景深逐渐下降。这为声透镜聚焦超声换能器的优化设计提供了一定的技术基础。 展开更多

关键词 有限元法 聚焦超声换能器 灵敏度 景深 声透镜 压电

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基于脉冲响应的高强度聚焦超声换能器电阻抗测量方法 被引量：5

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作者 廖瑞金 谭坚文 +3 位作者 王华 曾德平 李龙 强生泽 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1292-1298,共7页

高强度聚焦超声(HIFU)换能器是HIFU治疗系统的关键部件,其电阻抗特性是决定各系统参数和换能器工作特性的重要参数。目前采用的阻抗分析仪和频域测量方法成本较高,且难以实现在线测量。为此,对基于脉冲响应的超声换能器电阻抗时域测量... 高强度聚焦超声(HIFU)换能器是HIFU治疗系统的关键部件,其电阻抗特性是决定各系统参数和换能器工作特性的重要参数。目前采用的阻抗分析仪和频域测量方法成本较高,且难以实现在线测量。为此,对基于脉冲响应的超声换能器电阻抗时域测量方法进行了研究,对测量原理进行了理论分析和仿真验证,并组建了脉冲响应测量实验平台,通过实际测量,比较了脉冲响应法和阻抗分析仪的测量结果,分析了影响测量结果的因素。研究结果表明:在通过电流取样电阻校正和小波去噪后,基于脉冲响应的电阻抗测量方法能取得较高的测量准确度,且测量成本低,可集成于设备实现超声换能器电阻抗的在线测量,为进一步研究高强度聚焦超声换能器的电阻抗特性提供了有力的手段。 展开更多

关键词 高强度聚焦超声(HIFU)换能器 电阻抗测量 脉冲源 脉冲响应 参数拟合 小波去噪

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基于收发一体聚焦超声换能器的浅表组织损伤实时监测研究

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作者 谢伟 钱骏 +3 位作者 田丽 谭坚文 李发琪 李雁浩 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期996-1002,共7页

在聚焦超声治疗浅表组织疾病过程中,尚无有效的手段对焦域组织损伤进行监控。以聚焦超声换能器为基础,构建了一套超声治疗和损伤监控一体化的超声脉冲回波信号监测系统。将获取的超声脉冲回波信号进行滤波,提取焦域范围内的回波信号包络... 在聚焦超声治疗浅表组织疾病过程中,尚无有效的手段对焦域组织损伤进行监控。以聚焦超声换能器为基础,构建了一套超声治疗和损伤监控一体化的超声脉冲回波信号监测系统。将获取的超声脉冲回波信号进行滤波,提取焦域范围内的回波信号包络,进而得到包络信号的积分值,用该积分数值大小来表征超声脉冲回波信号的强弱。计算出回波信号的相对变化值,从而分析出回波信号的相对变化与组织损伤的关系。离体牛肝实验结果表明:在相同辐照模式下,随着辐照回合数增加,回波信号相对变化值随之增大,组织损伤面积也随之增大。根据换能器接收的回波信号变化可以判断离体组织亚毫米级损伤的形成,且回波信号的强弱与离体组织损伤大小吻合度良好。这为聚焦超声治疗浅表组织疾病提供了一种具有一定应用前景的损伤监测方案和手段。 展开更多

关键词 收发一体 聚焦超声换能器 脉冲回波 实时监测

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正交试验理论线聚焦电磁超声换能器优化设计 被引量：3

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作者 张京军 刘敏 +2 位作者 贾国平 贾晓娟 高瑞贞 《中国测试》 CAS 北大核心 2024年第2期91-99,共9页

为提高线聚焦电磁超声换能器(LF-EMAT)的聚焦性能,通过有限元模拟进行27次八因素三水平正交试验。首先分析激励频率和焦线位置对聚焦性能的影响;然后采用正交试验方法分析永磁体宽度和高度、线圈宽度和高度、线圈匝数、最后一个线源位... 为提高线聚焦电磁超声换能器(LF-EMAT)的聚焦性能,通过有限元模拟进行27次八因素三水平正交试验。首先分析激励频率和焦线位置对聚焦性能的影响;然后采用正交试验方法分析永磁体宽度和高度、线圈宽度和高度、线圈匝数、最后一个线源位置、提离距离和激励电流对面内位移、面外位移、总位移的影响程度;最后选用最优参数组合建立优化后的模型并与原始模型进行比较。结果表明:在合适的范围内,激励频率越小,即线圈间距较稀疏,更有利于提高位移幅值;焦线位置小的线聚焦EMAT产生的SV波具有较好的聚焦性能和方向性;优化后电磁超声换能器涡流和洛伦兹力的瞬时最大值分别提高3.013倍和4.073倍,面内位移幅值增长为优化前的3.664倍。 展开更多

关键词 线聚焦电磁超声换能器 位移幅值 优化设计 正交试验方法

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焦距可调的超声聚焦换能器研究 被引量：4

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作者 宋存牛 马玉英 《陕西师大学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 1997年第4期47-51,共5页

动态聚焦超声换能器，由６个不同面积、等间距、等宽度的同心圆环和中心圆片组成的平面换能器作为声发射基阵，通过改变辐射孔径和每个辐射圆环的电激励信号延迟时间，实现动态聚焦；同时，保证各聚焦处声强一致．作者利用声辐射原理和... 动态聚焦超声换能器，由６个不同面积、等间距、等宽度的同心圆环和中心圆片组成的平面换能器作为声发射基阵，通过改变辐射孔径和每个辐射圆环的电激励信号延迟时间，实现动态聚焦；同时，保证各聚焦处声强一致．作者利用声辐射原理和傅里叶光学变换，推导出聚焦声场声压分布表达式，设计出换能器的具体结构参数．结果表明，该系统聚焦范围大，在７７～１５７ｍｍ之间分６档可调．聚焦换能器近场声束较宽，不同聚焦处波束宽度在４．９～３．０ｍｍ范围内变化．通过计算机模拟仿真，取得和理论设计要求一致的结果． 展开更多

关键词 动态聚焦 换能器 声辐射 超声聚焦换能器 焦距

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基于1-3压电复合材料宽带超声换能器研究 被引量：1

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作者 高伟宸 曾涛 +2 位作者 罗曼 苏纯珍 曾德平 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第4期607-613,共7页

电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹... 电声转换效率与换能器带宽是评价聚焦超声换能器性能的重要指标。传统压电陶瓷制备的聚焦超声换能器,其电声转换效率与换能器带宽偏低。该文采用实验结合仿真模拟的方式,通过研究1-3压电复合材料中压电相的体积比、环氧相改性、调控匹配层阻抗与匹配层厚度对换能器性能的影响,开发了一种基于1-3压电复合材料的聚焦超声换能器,实现了82.3%的电声转换效率与140 kHz的换能器带宽。结果表明,与同等规格的传统压电陶瓷聚焦超声换能器相比,该超声换能器的两项指标分别提升了105%与250%,这为大功率聚焦超声换能器的设计开发提供了参考与指导。 展开更多

关键词 1-3压电复合材料 聚焦超声换能器 电声转换效率 换能器带宽 匹配层

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基于FPGA的高分辨超声快速扫描成像系统研制 被引量：3

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作者 宋国荣 李子木 +4 位作者 吕炎 胡跃刚 刘兴奇 何存富 吴斌 《仪表技术与传感器》 CSCD 北大核心 2016年第1期93-98,共6页

针对超声C扫描成像系统步进式扫描方式速度慢的缺点,研制了一套基于FPGA技术的超声快速扫描成像系统,实现超声换能器在扫描平台连续运动过程中回波信号的快速采集与传输。系统将高精度点聚焦超声显微测试平台和FPGA硬件化信号采集和处... 针对超声C扫描成像系统步进式扫描方式速度慢的缺点,研制了一套基于FPGA技术的超声快速扫描成像系统,实现超声换能器在扫描平台连续运动过程中回波信号的快速采集与传输。系统将高精度点聚焦超声显微测试平台和FPGA硬件化信号采集和处理技术相结合,采用FPGA技术进行数位信号的高速采集和处理,利用幅值法和时间法进行回波信号特征值提取,实现了超声快速扫描成像。利用该系统分别对特制试件幅值法和时间法的成像分辨率进行分析;并对硬币和电子封装芯片进行扫描成像测试。结果表明,系统扫描速度快,检测结果直观,成像分辨率高,横纵向分辨力可达50μm,不仅可实现快速清晰成像,而且可进行微小结构的检测,为材料内部缺陷快速检测成像奠定了基础。 展开更多

关键词 超声C扫描 FPGA技术 点聚焦超声换能器 快速成像

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