基于1-3压电复合材料的透镜式聚焦换能器设计

摘要

在诊断超声蓬勃发展几十年后的今天，超声医学另一重要分支一一治疗超声也进入了前所未有的发展时期，聚焦超声是其典型的代表之一。　　聚焦换能器是聚焦超声治疗设备的核心部件，而对于聚焦换能器而言，换能器材料又是其关键。出于某些原因，目前临床所用的聚焦换能器主要采用压电陶瓷研制而成，在使用过程中存在着一些需要解决的问题。1-3压电复合材料是一类重要的功能材料，和压电陶瓷相比，某些性能参数更具优势，已在水声领域和检测（工业和医疗）领域取得广泛应用，对治疗超声领域新型换能器材料的引入提供了一些参考借鉴意义。　　为了解决实际工作中使用的单阵元透镜式聚焦换能器存在的问题，抑制换能器振动的多振动模耦合现象，提高换能器的机电耦合系数和电声转换效率，本文通过引入1-3压电复合材料，设计了一种新型的治疗用单阵元透镜式聚焦换能器。根据需要，首先设计了换能器各部分的材料参数和尺寸参数，计算并仿真了1-3压电复合材料的厚度谐振频率ft和厚度机电耦合系数kt，理论和仿真结果分别相差2.52％和0.32％。其次对换能器做振动分析，结果表明:在换能器厚度谐振频率f处，相比于压电陶瓷换能器，声透镜中心径向振幅仅为厚度振幅的7.9％，径向振动得到有效抑制，这有助于提高换能器的电声转换效率。本文的工作将为后续聚焦换能器的研制工作提供参考意义。

目录

声明

英汉缩略语名词对照

摘要

第一章 绪论

1 聚焦超声与聚焦换能器简介

2 压电材料简介

3 论文主要研究内容

第二章 1-3压电复合材料参数理论设计与仿真

1 1-3压电复合材料参数理论设计

2 有限元法和ANSYS有限元分析软件简介

3 换能器有限元分析相关理论

4 1-3压电复合材料参数仿真

第三章 换能器振动分析

1 1-3压电复合材料分析

2 换能器分析

结论与展望

参考文献

文献综述

致谢

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