高能相控聚焦超声探头及其电子驱动系统的设计

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该文首先从热场的角度出发,结合Penns传热方程和Ebbini伪逆矩阵算法,根据热场计算出相应的驱动信号的相位和幅度.在此基础上,提出了一种优化算法.在固定的治疗区域声场目标的情况下,优化设计了激励频率、阵元尺寸,以及最小单元个数,从而大大的简化系统的复杂性.同时,通过Ebbini伪逆矩阵算法优化设计了驱动信号,探讨了相位精度和幅度精度对超声声场的影响,使得在应用当中,简化了相控控制系统的复杂性.根据优化设计方案,研制了满足治疗要求的96阵元的超声相控聚焦换能探头,并对设计结果进行了分析.根据以上的理论分析结果,该文还研究了基于DDS技术的相控信号驱动系统,设计了变压器推挽式功率放大器,探讨了系统存在的问题和缺陷.在此基础上,根据实验结果和分析,提出了谐振式功率放大器.结合FPGA技术,分别设计了16路和96路的电子相位调节系统.研究和开发了高能相控电路的控制系统.最后,对该系统进行了理论分析和实验研究,结果表明:优化设计方案合理,电子驱动系统的方案可行,性能可靠,满足了实际治疗中的需求.
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