Struktura tablicowa ceramiki piezoelektrycznej HIFU

W tej części zaprojektowaliśmy m.in Piezoceramiczny układ obróbki HIFU ze 125 kanałami i strukturą kolumny układu symulowano za pomocą pola dźwiękowego, a analiza teoretyczna układu była ciągła z sygnałem wzbudzenia o częstotliwości 2 MHz. wynik ogniskowania jednopunktowego pod sygnałem strunowym pokazuje, że układ może osiągnąć ogniskowanie jednopunktowe, maksymalny zakres odchylenia wynosi 12 mm3, ognisko pojedynczego ogniskowania fizycznego wynosi 1,5 i 7,5 mm3. Ponadto zaprojektowaliśmy również rozwiązanie produkcyjne dla struktury pakietu sondy oraz zbudowaliśmy odpowiednią strukturę opakowania i stanowisko na poziomie produkcyjnym. Treść programu polega na mocowaniu elementów tablicy poprzez mocowanie mechaniczne i wykorzystanie technologii szybkiego prototypowania 3D. Dzięki technologii CNC, galwanizacji i półautomatycznej obróbce tokarskiej dla skomplikowanych konstrukcji i wysokiej dokładności wymiarowej. Proces wytwarzania struktury macierzowej Przetwornik piezoelektryczny HIFU to połączenie OpenCAD i programowania MATLAB w celu zbudowania platformy projektowej dla struktury pakietu. Wartość platformy polega na późniejszej obróbce sondy HIFU. Opracowanie zapewnia szybką, tanią i operacyjną metodę produkcji.

Po teście działania 125-elementowej sondy terapeutycznej, po Sonda piezoelektryczna HIFU z materiału piezoelektrycznego jest produkowana. Aby ocenić jej działanie, należy przetestować jej działanie. Metody pomiarowe wykorzystujemy test wydajności elektrycznej i test wydajności akustycznej. W teście wydajności elektrycznej częstotliwość rezonansowa sondy ma wartość impedancji, można zaobserwować częstotliwość przeciwrezonansową i inne parametry, aby obserwować spójność elektryczną pomiędzy elementami układu i zapewnić mocne dowody na późniejszą impedancję elektryczną. W teście właściwości akustycznych można określić charakterystykę pola dźwiękowego, taką jak optymalna częstotliwość robocza, ogniskowa i efekt odchylenia sondy. Do obwodu podłącza się wibrator piezoelektryczny i zmienia się częstotliwość sygnału źródła wzbudzenia. Krzywa modułu impedancji wibratora piezoelektrycznego w funkcji częstotliwości jest pokazana na prawym rysunku. Zgodnie z teorią rezonansu wibrator piezoelektryczny ma częstotliwość, w której napięcie sygnału i prąd znajdują się w fazie bliskiej pazurowi częstotliwości minimalnej impedancji. Częstotliwość ta jest częstotliwością rezonansową wibratora piezoelektrycznego. Podobnie w pobliżu maksymalnej częstotliwości impedancji znajduje się częstotliwość, przy której napięcie sygnału jest przeciwne do fazy prądu, czyli częstotliwość rezonansowa Piezoelektryczny czujnik drgań HIFU.

Charakterystyka elektryczna wibratora piezoelektrycznego w rezonansie może być równoważna pętli szeregowo-równoległej LC pokazanej na rysunku, a równoważnym wyrażeniem impedancji wibratora piezoelektrycznego jest pomiar impedancji sondy. Analizator impedancji jest potężnym urządzeniem do projektowania elementów elektronicznych i pomiaru impedancji zastępczej obwodu. W teście parametrów elektrycznych sondy ultradźwiękowej do badania parametrów elektrycznych wykorzystano precyzyjny analizator impedancji Agilent 4294A (zakres pasma testowego: 40 Hz do 110 MHz; podstawowa dokładność impedancji 0,08%). W zależności od różnych warunków zastosowania wybierane są odpowiednie parametry testowe. Jako przykład podano impedancyjny test fazowy powszechnie stosowany w sondach ultradźwiękowych. Konkretne operacje testowe są następujące:

(1) Analizator impedancji jest wstępnie podgrzewany i inicjuje parametry pomiarowe;
(2) Ustalenie, że sonda testowa jest prawidłowo podłączona do portu testowego;
(3) W module testowym wybierz parametry testowe takie jak Ze;
(4) Określ zakres częstotliwości przemiatania zgodnie z częstotliwością sondy i obserwuj zmianę fazy impedancji w zakresie częstotliwości przemiatania w czasie rzeczywistym;
(5) Zapisz dane do późniejszego przetwarzania.