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文檔簡介
1、近年來,由于診斷超聲的輸出功率在不斷加大,以及高強度治療超聲(包括超聲手術、超聲波碎石、超聲熱療等)的廣泛使用,對超聲場在人體的分布情況進行精確測定更顯得尤為迫切。通常,人體內(nèi)部的超聲場分布是用復雜的理論模型來估算,由于人體內(nèi)的超聲場的形成可能來自于非理想源,且超聲在不同組織間傳播時會受到多種因素的影響,因此進行直接檢測這種超聲場方法的研究至關重要。 光纖光柵傳感器是近年來研究較多的一種新型傳感器,它以極高的靈敏度和精確度,本征
2、安全,抗電磁干擾,高絕緣強度,耐高溫,耐腐蝕,質(zhì)量輕,體積小,柔韌,寬頻帶而著稱。光纖光柵傳感器集傳感與傳輸于一體,應用非常方便。通過拉伸或壓縮光纖光柵,或者改變溫度,可以達到改變光纖光柵的周期和有效折射率,從而達到改變光纖光柵的反射波長的目的,反射波長和應變、溫度、壓力、壓強等物理量成線性關系。根據(jù)這些特性可以將光纖光柵制成應變、溫度、壓力、加速度等多種傳感器。 論文通過分析光纖光柵波長解調(diào)原理和六種解調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn),綜合考慮檢測
3、信號特點,選定了基于透射式模型的光纖光柵超聲波檢測系統(tǒng),并將系統(tǒng)分為三部分,并提出了相應的設計方案:一是通過對超聲波的波形,特征參量,換能器和檢測原理的分析,確定了使用液浸式聲透鏡聚焦換能器產(chǎn)生聚焦超聲場,給出了產(chǎn)生超聲波系統(tǒng),從實驗中驗證了超聲波的產(chǎn)生及其焦點的位置,為進一步的光柵檢測提供了參考。二是系統(tǒng)檢測部分,設計了光電檢測器,給出了其測試性能參數(shù)。三是在分析光柵檢測超聲波的頻率響應問題的基礎上,選擇滿足要求的光柵。最后給出并分析
4、了整個實驗結果。 研究結果表明:超聲波對光纖光柵的整體作用效果表現(xiàn)為:(1)當超聲波長遠遠小于光柵長度時,超聲波對光柵的整體作用被平均,光柵頻率響應沒有改變,布拉格波長沒有變化,在這個條件下,沒有量化分析來證明超聲波的存在。(2)當超聲波長和光柵長度接近時,傳感光柵的每一層受到不同的應變而使得光柵啁啾,因而布拉格波長變化呈不規(guī)律性。(3)當超聲波長遠大于光柵長度時,布拉格波長變化與超聲波幅度成比例。所以僅當超聲波長遠大于光柵長度
5、時,通過光柵的布拉格波長變化便可檢測出超聲波的特性。 論文對上述各系統(tǒng)設計的理論依據(jù)、設計思想以及實現(xiàn)過程中的關鍵技術細節(jié)都進行了詳細地分析,對于所使用的新技術進行了具體的論證,并在此基礎上有所創(chuàng)新。通過反復的測試與調(diào)整,實現(xiàn)了光纖光柵檢測聚焦超聲場性能參數(shù)等功能。再通過數(shù)據(jù)處理軟件,對實際獲得的數(shù)據(jù)進行處理,驗證了整個傳感系統(tǒng)方案的可行性。 在論文最后總結了光纖光柵檢測超聲波系統(tǒng)中存在的問題,并提出了一些將來改進的設想
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