宽带D类超声功率放大器的设计与实现

为了解决大阵列相控的功率、效率及散热问题,促进相控声场的非接触物体操控及其在医学超声中的实际应用,设计了一种PWM型D类超声宽带功率放大器. 对阻性和抗性负载的输出波形开展谐波失真、负载电压和输出功率的测量结果表明:该电路可对20～400 kHz的中低频超声输入信号进行功率放大,其最大输出功率可达46 W,效率超过78%. 该电路具有输出内阻小、阻抗匹配简单、相位保持度高、功率损耗低和发热小的优点,可为超声技术在生物医学中的应用提供电路基础,实现大规模相控阵列的精确驱动,具有良好的推广价值.     

换能器指向性对磁感应磁声成像伪影的影响

磁感应磁声成像具有超声成像高分辨率和强穿透性、电阻抗成像高对比度的优点,在早期肿瘤诊疗方面有巨大的应用潜力. 本文针对电导率边界图像伪影问题,基于换能器接收特性和声偶极辐射原理,对双层偏心球状组织模型进行了磁声信号的仿真,分析了重建图像伪影的产生原因,并研究了换能器指向性与重建图像伪影的关系. 结果表明,随着换能器ka的增大,其接收特性接近单指向性,重建图像的伪影逐渐模糊直至消失,证明提高换能器指向性可有效抑制伪影的产生. 本研究为磁感应磁声成像中换能器的选择提供参考,也为其图像重建质量的提高提供了技术支持.     

相控超声激发系统的设计

针对相控阵列声涡旋中的多路相控信号的激发问题,选用波形存储和窄带滤波谐振相结合的信号发生芯片MD2134实现信号的输出和功率放大,并利用FPGA编程技术控制输出信号的相位,设计了一个相位可调的8路相控超声激发系统,达到高集成度、操控灵活、相位差可控的目标. 在设计中,用Quartus Ⅱ软件编写寄存器代码,控制信号发生电路输出带有相位差的信号,经过D/A转换和功率放大后驱动换能器形成谐振. 将同步输出的8路中心频率约为500 kHz,相位差为π/4的信号分别激励8个换能器,用示波器采集水听器所接收到的声波波形,并测量各路声波的相位差. 结果表明设计系统的集成度高,输出信号幅度和相位稳定,各路声波相位差和理论结果一致,可在相控超声系统中推广和应用.