實驗名稱：高壓放大(da)器在(zai)HIFU換能器和聲場測量研究中的應用

　　研究方向：醫學超聲(sheng)

　　測試目的：

　　HIFU聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)具有特(te)(te)殊的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)特(te)(te)性，要求(qiu)用(yong)于聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)檢測(ce)的(de)(de)(de)方法能(neng)夠避(bi)免對(dui)(dui)聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)造成干(gan)擾，同(tong)時避(bi)免高溫(wen)高壓和(he)(he)空化響應(ying)帶來的(de)(de)(de)沖擊。目前報道的(de)(de)(de)一些(xie)方法在(zai)使用(yong)范圍、測(ce)量上(shang)限、抗干(gan)擾能(neng)力和(he)(he)準確性等(deng)方面都存在(zai)一些(xie)缺陷(xian)。所以(yi)提出了一種(zhong)基于Rayleigh積分的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)計(ji)算(suan)(suan)模(mo)型，根據計(ji)算(suan)(suan)原(yuan)理，得(de)到HIFU換(huan)(huan)(huan)能(neng)器(qi)輻射(she)面上(shang)所有質(zhi)點的(de)(de)(de)法向(xiang)振(zhen)(zhen)(zhen)動速(su)度分布(bu)(bu)即可(ke)實現對(dui)(dui)聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)分布(bu)(bu)的(de)(de)(de)描述(shu)。在(zai)此基礎上(shang)，根據換(huan)(huan)(huan)能(neng)器(qi)表面振(zhen)(zhen)(zhen)動速(su)度分布(bu)(bu)的(de)(de)(de)特(te)(te)點，建立換(huan)(huan)(huan)能(neng)器(qi)表面法向(xiang)振(zhen)(zhen)(zhen)動速(su)度的(de)(de)(de)測(ce)量方法，研(yan)究基于光(guang)(guang)纖振(zhen)(zhen)(zhen)動傳感器(qi)的(de)(de)(de)全光(guang)(guang)纖多普勒測(ce)振(zhen)(zhen)(zhen)系統(tong)，最終實現換(huan)(huan)(huan)能(neng)器(qi)表面振(zhen)(zhen)(zhen)動速(su)度測(ce)量和(he)(he)HIFU聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)的(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)(sheng)壓測(ce)量及(ji)聲(sheng)(sheng)(sheng)場(chang)分布(bu)(bu)的(de)(de)(de)描述(shu)。

　　測試(shi)設(she)備(bei)：ATA-2041高壓放大器、信號發生器、光電探測器、示波器、待測壓電陶瓷(直徑60mm，諧振頻率28.66KHz)、全光纖多普勒測振系統。

　　實驗(yan)過程：

圖(tu)：基(ji)于光纖振(zhen)(zhen)動傳感器的全光纖多普勒測振(zhen)(zhen)系統(tong)實驗裝置圖(tu)

　　實(shi)驗時，首先(xian)保持被測(ce)對象靜止，將光(guang)纖振動傳感(gan)器置(zhi)于壓電陶瓷上方(fang)，開(kai)啟激光(guang)器，信號(hao)發生器輸出設置(zhi)為5V，偏移2.5V的正弦信號。當信號發生器開始輸出時，不斷調整功率放大器的放大倍數，測振系統通過光電探測的交流輸出口就可以得到含有壓電陶瓷的振動信號的干涉輸出電信號，并輸出到示波器上進行顯示。

　　根據(ju)系統測(ce)試的(de)最大速(su)度與延遲時間(jian)的(de)關系，光纖延遲線長度所(suo)對應的(de)速(su)度測(ce)量范(fan)圍較大，而本實驗(yan)中壓電陶瓷振動速(su)度較小(xiao)，因(yin)此首先取延遲時間(jian)為(wei)50ps，激光器輸出1550nm，設定驅動信號為壓電陶瓷的諧振頻率。

　　實驗結果(guo)：

圖2：驅動電壓20V時，全光纖多普勒測振系統輸出干涉信號

　　圖2（a）、（b）、（c）分別為驅動電壓20V時全光纖多普勒測振系統輸出干涉信號曲線、幅度-頻率曲線和相位-頻率曲線的內容。

圖(tu)3：驅動電壓30V時，全光纖多普勒測振系統輸出干涉信號

　　圖3（a）、（b）、（c）分別為驅動電壓30V時全光纖多普勒測振系統輸出干涉信號曲線、幅度-頻率曲線和相位-頻率曲線的內容。

　　根據(ju)所得(de)(de)干涉信號即可解調出對應驅動電(dian)壓(ya)條件下，測振系(xi)統所測得(de)(de)的(de)(de)(de)壓(ya)電(dian)陶瓷振動速度結果(guo)。根據(ju)信號處理(li)方法的(de)(de)(de)內容，計算機(ji)處理(li)后得(de)(de)出的(de)(de)(de)20V驅動電壓下所測得的振動信號所攜帶的多普勒頻移為74.84kHz，此時可以得到振動速度為58mm/s。30V驅動電壓下所測得的振動信號所攜帶的多普勒頻移為125.16kHz，可以得到振動速度為97mm/s。

　　實驗結果表(biao)明：可(ke)以實現基(ji)于光(guang)纖(xian)(xian)振動(dong)傳(chuan)感(gan)器的全光(guang)纖(xian)(xian)多普勒測振系統(tong)應用于壓電陶瓷表(biao)面振動(dong)速度(du)測量的目的。

　　安(an)泰ATA-2041高壓放大器：

圖：ATA-2041高壓放大器指標參數

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　　本(ben)文實驗案(an)例參(can)考(kao)自知網論文《HIFU換能器表面光纖振動傳感方法及HIFU聲場測量方法研究》