毫瓦級(jí)標(biāo)準(zhǔn)壓電超聲換能器的研制與性能測(cè)試.pdf

1、在超聲診斷和治療中，由于超聲功率過(guò)大可能引起人體細(xì)胞破壞性形變的空化效應(yīng)，超聲診斷安全性逐漸成為醫(yī)用超聲的重要問(wèn)題。在我國(guó)，計(jì)量部門主要采用毫瓦級(jí)或者瓦級(jí)超聲功率計(jì)來(lái)檢測(cè)各種醫(yī)用超聲設(shè)備的輸出功率，而超聲功率計(jì)則需要通過(guò)上一級(jí)計(jì)量部門進(jìn)行定期檢定或校準(zhǔn)，可見(jiàn)，超聲量值傳遞的準(zhǔn)確性為超聲技術(shù)使用的可靠性提供了保障。
　　本文從壓電超聲換能器的工作原理出發(fā)，理論上分析了鈮酸鋰單晶材料的壓電機(jī)理，壓電振子的振動(dòng)模式和壓電方程，并由壓電方

2、程推導(dǎo)出壓電換能器在厚度伸縮振動(dòng)模式下的機(jī)電等效電路;在壓電材料的選擇方面，研究了鈮酸鋰單晶不同切割方向的振動(dòng)特性和機(jī)電耦合系數(shù)，確定壓電晶片的最佳切型及振動(dòng)模式;在壓電振子的設(shè)計(jì)方面，合理設(shè)計(jì)振子厚度與直徑的尺寸比例，并用濺射法在壓電振子表面鍍上金層電極薄膜;在換能器的制作方面，從換能器整體裝配和電極焊接角度出發(fā)，設(shè)計(jì)了超聲換能器的外殼，有效地降低了裝配難度。本文嚴(yán)格遵循“毫瓦級(jí)超聲功率計(jì)檢定規(guī)程”的要求，研制了標(biāo)稱頻率為5MHz的標(biāo)

3、準(zhǔn)超聲換能器。
　　鈮酸鋰壓電超聲換能器的性能測(cè)試主要包括兩部分，分別為聲場(chǎng)特性測(cè)試和超聲輸出功率的標(biāo)定。聲場(chǎng)特性測(cè)試原理為水聽(tīng)器法，本文設(shè)計(jì)了確定換能器工作頻率的實(shí)驗(yàn)，并測(cè)試了其在工作頻率下的聲場(chǎng)空間分布特性。按照毫瓦級(jí)標(biāo)準(zhǔn)超聲源的標(biāo)定要求，在毫瓦級(jí)國(guó)家基準(zhǔn)裝置上，采用輻射力天平法測(cè)量所研制的超聲換能器的輸出功率，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了不確定度評(píng)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所研制的換能器滿足“毫瓦級(jí)標(biāo)準(zhǔn)超聲源”的要求，達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)指標(biāo)，一定