Principio di messa a fuoco del Phased Array ad ultrasuoni

Per un trasduttore lineare multivariato con elementi dell'array Zn+1, se tutti gli elementi dell'array emettono onde sonore contemporaneamente, lascia che il valore della pressione sonora dell'elemento dell'array nel punto F sia p: quindi il valore della pressione sonora totale del punto F è: p

Poiché le distanze dei rispettivi elementi lineari che raggiungono il punto F da focalizzare nel mezzo sono diverse, e la velocità del suono nel mezzo uniforme è costante, il tempo in cui le onde sonore di La ceramica piezoelettrica HIFU viene emessa dai rispettivi elementi dell'array, che raggiunge anche il punto F è diverso. A seconda della distanza tra ciascun elemento dell'array e il punto F, viene aggiunto un certo ritardo quando ciascun elemento dell'array trasmette un segnale, in modo che l'elemento dell'array sia lontano dal punto F che per primo trasmette un segnale, e l'elemento dell'array più vicino al punto F emetta un segnale. E controllando la lunghezza di ciascuno Sensore piezoelettrico HIFU in modo che tutti i segnali raggiungano il punto F contemporaneamente, si può formare un campo sonoro focalizzato. Questo approccio consente all'array di trasduttori di essere equivalente a un trasduttore concavo quando trasmette un segnale.

Nel campo del trattamento clinico del cancro, la tecnologia di trattamento con ultrasuoni focalizzati ad alta intensità (HIFU) come tecnologia di terapia termica tumorale non invasiva, che è stata utilizzata nel trattamento di tumori al fegato, fibromi uterini, cancro al seno, cancro al rene, cancro al pancreas e altre cavità addominali profonde, tra i tumori solidi. La sonda per trattamento ad ultrasuoni coronale sferica multi-array è un nuovo tipo di sonda per Sistema di trasduttore ceramico piezoelettrico Hifu , che può realizzare il trattamento di scansione della messa a fuoco in modo flessibile e rapido mediante messa a fuoco elettronica. Tuttavia, questo tipo di sonda ha una struttura complicata e molti parametri di progettazione dell'array, il che rende difficile la progettazione e la produzione. Come ottenere una sonda per trattamento a ultrasuoni coronale sferica multi-array con effetto di focalizzazione ideale è a un costo inferiore e un metodo di progettazione e produzione più semplice.

Questo argomento propone un nuovo tipo di design della sonda, che utilizza un numero limitato di esagoni regolari della stessa forma e dimensione. Come elemento della schiera di sonde, la ceramica piatta è densamente disposta sulla superficie della corona sferica e infine una sonda ultrasonica focalizzata ad alta intensità viene prodotta a basso costo. Il contenuto della tesi si compone principalmente di due parti. Innanzitutto è stata costruita una piattaforma di sviluppo per sonde ecografiche bidimensionali focalizzate ad alta intensità. La piattaforma include la progettazione di una struttura di matrice di campo sonoro con trattamento superficiale della corona sferica e la produzione del processo di una sonda realizzata mediante stampa 3D e tecnologia CNC.

La piattaforma di sviluppo della sonda ha determinate ricerche e applicazioni scientifiche e soddisfa sostanzialmente i requisiti della piattaforma tecnica Progettazione e sviluppo di sonde per trattamento piezoelettrico ad alta focalizzazione ad ultrasuoni , che forniscono una piattaforma semplice per la progettazione della struttura dell'array della sonda di trattamento HIFu e forniscono una soluzione di produzione del processo di sonda semplice, a basso costo e veloce. Infine, con la piattaforma, questa tesi sviluppa una struttura sferica multielemento Sonda di impedenza per trasduttore piezoelettrico Hifu con un elemento di matrice di 125 mm, un elemento esagonale regolare con una lunghezza del lato di 2,5 mm, una frequenza di risonanza di 2 MHz e un raggio di curvatura di 60 mm. I risultati del campo sonoro nella struttura dell'array mostrano che la lunghezza focale è 1,5x l,5x7,5 mm, il campo di deflessione massimo sul piano focale è 6 mm e la distanza massima di deflessione assiale lungo la direzione di emissione del raggio è 6 mm. Inoltre, il test delle prestazioni della sonda ha rilevato che la sonda ha una profondità focale minima del fuoco fisico fino a 1x1x3 m sotto eccitazione a impulsi brevi.