用于动脉血压监测的柔性超声换能器阵列 被引量：3

1

作者 刘畅 孙贺 +3 位作者 任佳豪 程寰宇 谢梦莹 刘洋 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期225-234,共10页

作为重要的生命体征之一,血压是心血管疾病风险评价指标。中心动脉压与靶器官损害和心血管疾病有很强的病理生理联系,动脉血压监测对心脑血管事件有较高的预测价值,可为人体心脏机能、动脉弹性表征等临床诊断提供依据。本文提出的超声... 作为重要的生命体征之一,血压是心血管疾病风险评价指标。中心动脉压与靶器官损害和心血管疾病有很强的病理生理联系,动脉血压监测对心脑血管事件有较高的预测价值,可为人体心脏机能、动脉弹性表征等临床诊断提供依据。本文提出的超声压电换能器阵列相比于传统的刚性超声探头,具有柔性、可以贴合人体颈部的特点。制作并对比了低频(2.5 MHz)和高频(4.5 MHz)的1×16线性超声换能器阵列,两个阵列均在仿组织超声体模上进行了成像,穿透深度分别为90和40 mm。换能器阵列在相控阵聚焦发射模式下已实现对颈动脉的连续血压重复检测。与医用中心动脉压检测仪的测量结果对比表明,在静息状态下柔性阵列与医用检测仪所测血压波形的平均相对误差为3.83%,剧烈运动后平均相对误差为5.47%,动脉血压波形测量结果准确,医用价值丰富。 展开更多

关键词 柔性超声换能器阵列 超声成像 实时血压监测 动脉波形特征

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二维超声阵列换能器声束控制技术的仿真研究 被引量：4

2

作者 白培瑞 张丽丽 傅颖霞 《山东科技大学学报（自然科学版）》 CAS 2009年第5期43-48,共6页

超声波束特性直接影响超声图像的清晰度和对比度。二维超声换能器阵列结构与数字声束控制技术相结合,是现代超声成像系统发展的重要方向。以二维平面矩形超声换能器阵列和二维圆环超声换能器阵列为对象,利用仿真实验分别测试了声束聚焦... 超声波束特性直接影响超声图像的清晰度和对比度。二维超声换能器阵列结构与数字声束控制技术相结合,是现代超声成像系统发展的重要方向。以二维平面矩形超声换能器阵列和二维圆环超声换能器阵列为对象,利用仿真实验分别测试了声束聚焦、声束激励、幅度变迹等技术对声束的控制性能。结果表明,灵活的声束控制技术组合可以有效提高二维超声换能器阵列的声束性能,突出声束主瓣,降低旁瓣与栅瓣的影响。 展开更多

关键词 二维超声换能器阵列 声束聚焦 声束激励 幅度变迹

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医用超声阵列换能器波束容差分析与变迹处理 被引量：2

3

作者 王波 万明习 +1 位作者 王素品 陈忠民 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第3期5-9,共5页

用指向性函数研究了医用超声阵列换能器在具有幅度误差、相位误差及阵元失效情况下的波束特性，提出并应用幅度加权变迹处理、相位变迹处理和孔径变迹处理方法来改善阵列换能器的波束指向性．计算结果表明：相位误差和高斯分布幅度误差... 用指向性函数研究了医用超声阵列换能器在具有幅度误差、相位误差及阵元失效情况下的波束特性，提出并应用幅度加权变迹处理、相位变迹处理和孔径变迹处理方法来改善阵列换能器的波束指向性．计算结果表明：相位误差和高斯分布幅度误差使旁瓣增大、栅瓣增多、波束特性变差，它们对声场特性的影响由误差的大小及分布情况共同决定．幅度加权变迹处理和孔径变迹处理都可以有效地抑制旁瓣，改变指向性；一个恒定孔径发射，可变孔径接收超声阵列系统存在一个最佳接收孔径，此时旁瓣最小．这一结论对医学超声和工业超声等领域都具有重要应用价值． 展开更多

关键词 容差分析 变迹处理 超声阵列换能器 医用设备

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多元线性阵列超声换能器的方向特性研究 被引量：2

4

作者 谭毅 《激光技术》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期391-394,共4页

为了进一步提高多元线性阵列超声换能器的方向特性,采用多元相控聚焦的方法,研究了多元线性阵列超声换能器的主频、阵元个数和阵元间距对其方向性的影响。结果表明,当超声换能器的主频较低时,可以采用较大尺寸的阵元组;而对于主频较高... 为了进一步提高多元线性阵列超声换能器的方向特性,采用多元相控聚焦的方法,研究了多元线性阵列超声换能器的主频、阵元个数和阵元间距对其方向性的影响。结果表明,当超声换能器的主频较低时,可以采用较大尺寸的阵元组;而对于主频较高的超声换能器,阵元尺寸应该取小一些,其方向性较好。这将有利于光声信号的探测与成像。 展开更多

关键词 激光技术 成像系统 光声成像 多元线性阵列超声换能器 方向特性

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电容式超声换能器在医疗领域的研究进展 被引量：1

5

作者 胡娟娟 李晓云 +1 位作者 高铁成 杜俊浩 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2023年第7期11-14,共4页

随着超声技术和大规模集成电路的高速发展,各生产领域对电容式微机械超声换能器(CMUT)的研制成本、器件灵敏度、带宽比、成像帧率等性价比需求显著提高。从CMUT的主要应用方向超声医疗领域的研究为切入点,对CMUT在超声成像和超声治疗中... 随着超声技术和大规模集成电路的高速发展,各生产领域对电容式微机械超声换能器(CMUT)的研制成本、器件灵敏度、带宽比、成像帧率等性价比需求显著提高。从CMUT的主要应用方向超声医疗领域的研究为切入点,对CMUT在超声成像和超声治疗中的应用机理进行简述,并列举CMUT在超声医疗领域中的代表性研究成果。同时,综述了目前科技研究中CMUT的主要研制工艺与阵列结构,并对CMUT的结构及制造工艺进行了总结和比较,为CMUT在超声医疗领域中的科技创新做出展望。 展开更多

关键词 电容式微机械超声换能器阵列 工艺制造 超声成像 超声治疗

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基于ScAlN薄膜的高频PMUT阵列的设计与制造 被引量：2

6

作者 塔桂峰 刘建河 +5 位作者 李加东 姚术涛 刘浩杰 苗斌 商文玲 陶金燕 《压电与声光》 CAS 北大核心 2024年第4期496-504,共9页

高频压电微机械超声换能器(PMUT)应用于各种场景,如指纹识别、无损检测、医疗成像。在当前非侵入式血管成像应用中,存在换能器使用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)及局限于1-D PMUT阵列的问题。设计并制作了一种基于ScAlN材料压电薄膜的2D-PMUT... 高频压电微机械超声换能器(PMUT)应用于各种场景,如指纹识别、无损检测、医疗成像。在当前非侵入式血管成像应用中,存在换能器使用锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)及局限于1-D PMUT阵列的问题。设计并制作了一种基于ScAlN材料压电薄膜的2D-PMUT阵列。为了进一步得到阵列最佳的输出性能,降低栅瓣影响,设计了间距为波长的1/2(300μm)的并联六边形阵列,增大了填充因子,降低了阻抗,提高了输出电流。采用SOI晶片作为PMUT的基本结构,设计了微机电系统(MEMS)工艺流程,并完成了晶片制作。通过扫描电子显微镜和聚焦离子束切割确定PMUT的形貌和结构尺寸,并且测得在水中的谐振频率为2.36 MHz。仿真与测试结果表明,测试误差为9.2%,位移灵敏度较好,有望满足非侵入式血管成像应用需求。 展开更多

关键词 高频压电微机械超声换能器阵列(PMUT) ScAlN薄膜 有限元仿真 器件制备 非侵入式血管成像

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复杂型面结构超声成像检测研究进展 被引量：3

7

作者 曹欢庆 朱启民 +2 位作者 赵培含 何梓科 郭师峰 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期42-53,共12页

工程结构普遍具有复杂型面,而且此类区域是制造和服役阶段损伤甚至失效的高发区。超声无损检测是评估结构制造质量和服役安全性的重要手段,但复杂型面给超声检测带来了声耦合困难、随形扫描控制难、超声入射/接收难、超声传播行为复杂... 工程结构普遍具有复杂型面,而且此类区域是制造和服役阶段损伤甚至失效的高发区。超声无损检测是评估结构制造质量和服役安全性的重要手段,但复杂型面给超声检测带来了声耦合困难、随形扫描控制难、超声入射/接收难、超声传播行为复杂等挑战。本文分别从超声耦合策略、超声换能器、随形扫描控制、复杂型面轮廓重建、成像算法、复杂型面与材料复杂耦合的影响几大方面,概述了现有研究已取得的重要进展。最后探讨了复杂型面超声成像检测研究仍面临的挑战以及未来发展趋势,包括超复杂型面三维异形结构检测、高柔性二维阵列超声换能器、以及同时考虑宏/微观结构和材料自身声学特性的影响改进超声成像算法。 展开更多

关键词 复杂型面 超声成像 柔性阵列超声换能器 表面轮廓重建 信号后处理

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AlN薄膜PMUT阵列指向性仿真分析与阵列优化 被引量：2

8

作者 娄利飞 安再芳 +2 位作者 李艺宁 赵明阳 赵建新 《西安电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第2期32-38,共7页

由于氮化铝压电薄膜相对较低的压电常数限制了氮化铝基微机械超声换能器的发展和应用,因此针对该问题研究了氮化铝基微机械超声换能器阵列的指向性。首先依据瑞利原理计算了换能器阵的远场声压以及归一化指向性函数;进而仿真分析了阵元... 由于氮化铝压电薄膜相对较低的压电常数限制了氮化铝基微机械超声换能器的发展和应用,因此针对该问题研究了氮化铝基微机械超声换能器阵列的指向性。首先依据瑞利原理计算了换能器阵的远场声压以及归一化指向性函数;进而仿真分析了阵元半径、阵元间距、阵元数量以及工作频率等因素对阵列波束宽度、方向锐度角和旁瓣级的影响,并对换能器阵进行了优化;最后根据优化结果、面积和填充效率等因素进行综合考虑,确定了换能器阵的最终结构尺寸,并对其声压分布进行了可视化仿真。仿真结果表明,优化后换能器阵具有较为理想的声压分布,指向性良好,主瓣尖锐,主瓣的-3 dB波束宽度为9°左右,旁瓣级为0.228左右。 展开更多

关键词 压电微机械超声换能器阵列 氮化铝 性能优化 指向性

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基于超声调制的声频定向传播特性分析

9

作者 杜鹏 汤惠 曹光亮 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2015年第4期638-642,共5页

该文研制了一种基于超声调制的声频定向传播系统。将音频信号调制到超声载波上,经空气非线性作用解调后可产生具有指向性的声频信号。该文通过实验分析了超声调制的声频定向传播特性,分析比较了声频信号的强度与调制波频率、接收距离、... 该文研制了一种基于超声调制的声频定向传播系统。将音频信号调制到超声载波上,经空气非线性作用解调后可产生具有指向性的声频信号。该文通过实验分析了超声调制的声频定向传播特性,分析比较了声频信号的强度与调制波频率、接收距离、接收角度等因素的关系。声频信号强度随着调制波频率、接收距离、接收角度等变化而变化。在90°角接收到的声频信号强度最大,其衰减速率也最快。同时,声频强度还随着调制波频率的变化呈非线性变化。 展开更多

关键词 声频定向 差频信号 超声换能器阵列 方向性

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基于超声相控技术的船舶吃水测量方法 被引量：4

10

作者 佟世琪 赵鹏 +2 位作者 王月兵 郭世旭 叶晓同 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第2期192-198,共7页

为了解决内河船舶因超吃水引起的通航阻塞以及船舶安全问题,提出一种基于超声相控技术的船舶吃水测量方法。以超声相控技术为理论基础,通过控制一维线型超声相控阵列换能器发射聚焦声波,实现对目标船舶的相控扫描,获取各扫描点的回波信... 为了解决内河船舶因超吃水引起的通航阻塞以及船舶安全问题,提出一种基于超声相控技术的船舶吃水测量方法。以超声相控技术为理论基础,通过控制一维线型超声相控阵列换能器发射聚焦声波,实现对目标船舶的相控扫描,获取各扫描点的回波信号;利用匹配滤波算法对回波信号进行滤波,改善信噪比;利用阈值法提取回波信号的时延;利用渡越时间法,计算出扫描点到各发射振元中心的距离,利用双曲交汇法计算出扫描点的空间坐标;分析回波信号幅值和扫描点位置坐标即可得到船舶吃水深度。为验证方法的可靠性,搭建了小比尺船模吃水测量实验系统,分析了110~140 mm不同吃水深度下的实验结果,计算了实际吃水与测量吃水间的相对误差。实验结果表明,使用匹配滤波法处理后的回波信号信噪比从15.26 dB提高至36.39 dB,实验时,最大相对误差出现在船舶实际吃水130 mm时,绝对误差为2.3 mm,相对误差为1.7%。 展开更多

关键词 船舶工程 吃水 超声相控技术 超声阵列换能器 匹配滤波

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基于超声相控技术的新型船舶计重方法研究 被引量：1

11

作者 叶晓同 赵鹏 +2 位作者 李存军 郝华东 施浩磊 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第10期1577-1582,共6页

针对传统水尺计重存在的成本高、效率低、误差大的问题,提出一种基于超声相控技术的新型船舶计重方法。以超声相控技术为基础,设计了用于船舶计重的超声阵列换能器,搭建测试平台对换能器的性能进行测试,之后利用该换能器对加载重前后的... 针对传统水尺计重存在的成本高、效率低、误差大的问题,提出一种基于超声相控技术的新型船舶计重方法。以超声相控技术为基础,设计了用于船舶计重的超声阵列换能器,搭建测试平台对换能器的性能进行测试,之后利用该换能器对加载重前后的水下船体进行相控扫描,同时重构出水下船体三维模型并计算出体积,利用阿基米德定理计算排水量,最后根据排水量之差计算出载重。以小型载重船模为测量对象,计算在不同载重时的误差大小,并对船模下降20mm时的计重结果进行不确定度分析。结果表明,载重10kg以内时该方法的计重误差不超过2%,随着载重量的增加计重误差会相应减小。 展开更多

关键词 超声阵列换能器 船舶计重 超声相控技术 模型重建

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薄型层压复合材料的大视场激光超声检测研究 被引量：2

12

作者 曾吕明 龙柏年 +2 位作者 廖为圣 程中文 纪轩荣 《航空制造技术》 CSCD 北大核心 2023年第22期53-59,共7页

层压复合材料由两层或多层同种或异种材料叠压形成,因其优异的力学性能被广泛应用于航空、航天和航海等领域。然而在生产和使用阶段,层间易产生脱黏和分层等缺陷,极大影响构件的稳定性。目前,常用的接触式超声检测法存在盲区大、视场小... 层压复合材料由两层或多层同种或异种材料叠压形成,因其优异的力学性能被广泛应用于航空、航天和航海等领域。然而在生产和使用阶段,层间易产生脱黏和分层等缺陷,极大影响构件的稳定性。目前,常用的接触式超声检测法存在盲区大、视场小、伪影多、需水耦合等局限性。结合激光超声与空耦超声的优点,搭建一套由八阵元250 kHz空耦超声换能器组成的非接触激光超声检测系统,对厚度分别为0.8 mm金属–碳纤维和0.3 mm金属–金属的薄型层压复合材料进行检测。系统不仅能清晰显示出样品内部的多个脱黏缺陷,还成功识别出由黏结层的压痕和气泡形成的微空洞缺陷,成像视场和信噪比分别高达220 mm和35 dB,并在与高频相控阵检测和X射线检测对比中展现出优异的成像对比度、分辨率和灵敏度。试验结果表明,开发的大视场空耦激光超声检测系统在大尺寸层压复合材料方面具有广阔的应用前景。 展开更多

关键词 层压复合材料 空耦激光超声 阵列式空耦超声换能器 大视场检测 缺陷检测

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