Array struktur af HIFU piezo keramik

I dette afsnit har vi designet en HIFU piezo-keramisk behandlingsarray med 125 kanaler og array-søjlestrukturen blev simuleret af lydfelt, og den teoretiske analyse af arrayet var kontinuerlig med excitationssignalet ved frekvensen 2MHz. resultatet af enkeltpunktsfokusering under strengsignalet viser, at arrayet kan opnå enkeltpunkts afbøjningsfokusering, maksimalt afbøjningsområde er 12 mm3, brændpunktet for enkelt fysisk fokusering er 1,5 og 7,5 mm3. Derudover har vi også designet en fremstillingsløsning til sondepakkestrukturen og bygget den tilsvarende pakkestruktur og produktionsniveaustation. Indholdet af programmet er at fikse array-elementerne ved mekanisk fiksering og udnytte 3D rapid prototyping-teknologi. Ved hjælp af CNC-teknologi, galvanisering og semi-automatiske drejebænkbearbejdningsmetoder til komplekse strukturer og høj dimensionel nøjagtighed. HIFU piezo transducer er brugen af ​​en kombination af openscad og MATLAB programmering til at bygge en designplatform til pakkestrukturen. Værdien af ​​platformen ligger i den efterfølgende behandling af HIFU-sonden. Udviklingen giver en hurtig, billig og operativ fremstillingsmetode.

Efter præstationstesten af ​​den terapeutiske sonde med 125 elementer, efter piezoelektrisk materiale HIFU piezobehandlingssonde er fremstillet, dens ydeevne skal testes for at bedømme dens ydeevne. Målemetoderne bruger vi elektrisk ydeevnetest og akustisk ydeevnetest. I den elektriske ydeevnetest har sondens resonansfrekvens impedansværdi, antiresonansfrekvens og andre parametre kan observeres for at observere den elektriske konsistens mellem array-elementerne og give stærke beviser for den efterfølgende elektriske impedans. I den akustiske ydeevnetest kan lydfeltkarakteristika såsom den optimale arbejdsfrekvens, brændvidde og afbøjningseffekt af sonden bestemmes. Den piezoelektriske vibrator er forbundet til kredsløbet, og frekvensen af ​​excitationskildesignalet ændres. Kurven af ​​impedansmodulet for den piezoelektriske vibrator som funktion af frekvensen er som vist i den højre figur. Ifølge resonansteorien har den piezoelektriske vibrator en frekvens, hvor signalspændingen og strømmen er i fase nær minimumsimpedansfrekvenskloen. Denne frekvens er resonansfrekvensen for den piezoelektriske vibrator. Tilsvarende er der i nærheden af ​​den maksimale impedansfrekvens den frekvens, hvor signalspændingen er modsat den aktuelle fase, som er resonansfrekvensen af HIFU piezo vibrationssensor.

De elektriske egenskaber af den piezoelektriske vibrator ved resonans kan svare til den LC-serie-parallelle sløjfe vist i figuren, og det ækvivalente impedansudtryk for den piezoelektriske vibrator er impedansmåling af sonden, impedansanalysatoren er en kraftfuld enhed til elektronisk komponentdesign og kredsløbsækvivalent impedansmåling. I den elektriske ydeevnetest af ultralydssonden blev Agilent 4294A præcisionsimpedansanalysator (testbåndsområde: 40 Hz til 110 MHz; grundlæggende impedansnøjagtighed på 0,08%) brugt til test af elektrisk ydeevne. I henhold til forskellige anvendelsesforhold vælges de tilsvarende testparametre. Impedansfasetesten, der almindeligvis anvendes i ultralydsonder, tages som et eksempel. De specifikke testoperationer er som følger:

(1) Impedansanalysatoren forvarmes og initialiserer måleparametrene;
(2) Bestemmelse af testsonden er korrekt forbundet til testporten;
(3) I testmodulet vælges testparametre såsom en Ze;
(4) Bestem sweep-frekvensområdet i henhold til probefrekvensen, og observer impedansfaseændringen i sweep-frekvensområdet i realtid;
(5) Gem dataene til efterfølgende behandling.