一、几类旋转圆弧式自聚焦换能器的声场特性分析（论文文献综述）
吴登苍,王月兵[1]（2021）在《水声无源材料插入损失虚拟聚焦测量方法》文中认为提出了一种适合在有限尺寸水池中测量水声材料插入损失的方法,称为"虚拟聚焦法"。该方法利用一弧形发射阵以一定规则对样品进行扫描,通过对接收数据进行叠加处理,使得同频声干扰贡献随机化和无规则化,从而提取出反映材料声参数的透射波信号。在尺寸为5.5 m×3.5 m×3.5 m的非消声水池,测量频率为2～15 kHz,对1.1 m×1 m×8 mm标准铝板样品和1 m×1 m×35 mm聚氨酯材料样品进行了测量,结果表明测量值与理论值有较好的吻合,测量不确定度为2.0 dB（k=2）。
黄磊[2]（2020）在《用于神经传导阻滞的超声换能器的设计研究》文中提出研究背景传统的超声理疗设备主要利用较低的超声波热效应,对人体组织进行“加热”从而达到缓解疼痛,解除疲劳,促进血液循环的目的,没有考虑到兴奋在神经纤维的传导过程。本研究将超声与神经传导阻滞相联系,通过分析兴奋在神经纤维的传导过程,并结合钾钠离子通道的阻滞激励,得出点状排布的多焦点超声换能器有助于改善神经传导阻滞。在超声的实际运用中实现点状分布的多焦点声场的技术有相控阵换能器和声透镜换能器。超声相控阵换能器的成本高,制作工艺复杂,需要大量的阵元才可以使换能器聚焦在足够的深度取得良好的聚焦效果。而超声透镜相对于相控阵列的主要优点是其易于构建且价格便宜,并且更适用于超声理疗的家用场景模式,因此可采取压电陶瓷组合声透镜的方式得到双焦点声场分布,然后利用两个焦点之间的干涉产生旁瓣以实现点状排布的多焦点声场。目的基于对兴奋在神经纤维上传导的分析,并结合钾钠离子通道的阻滞激励,在对神经元进行超声刺激时,需要点状排布的多焦点声场分布。因此本研究提出并基本实现了三种点状排布的多焦点声场的聚焦超声换能器设计,分别为平面压电陶瓷组合凹声透镜换能器、凹球壳自聚焦组合锥形声透镜换能器和凹球壳自聚焦组合平凸声透镜换能器,以期望在超声理疗作用神经传导阻滞时提供理论参考。方法1.通过对神经纤维上兴奋的传导过程以及神经阻滞发生机理的讨论,找到了动作电位与钾钠离子通道失活的理论联系,随后建立对应的物理模型并分析需要何种方式才能改善神经阻滞的状态,最后找出该方式的具体实施手段。2.基于点状分布的多焦点声场的产生原理,提出了一种平面压电陶瓷组合凹声透镜换能器,设计思想主要为将凹声透镜划分为两个球面,并将其中一个球面沿着纵轴水平上移,达到焦平面双焦点换能器的设计目标,并通过两个焦点之间的干涉产生旁瓣实现点状排布的多焦点声场。利用瑞利积分的计算思想对此换能器进行了理论上的声场计算,通过matlab模拟了其声场分布,并选取了合适的声场分布的换能器参数进行了机械加工,最后对其进行了水听器声场检测和结果讨论分析。3.第二种凹球壳自聚焦组合锥形声透镜的设计思想来源于干涉理论,超声在经过凹球壳压电陶瓷片之后会聚焦在一个点,经过锥形透镜之后,经过折射后被分为两个波面,互为相干声源。根据干涉理论,点声源产生的两个相干声源经过锥形透镜后出来的声波面会在聚焦区域叠加,干涉形成点状排布的多焦点声场分布。之后对其进行声场模拟仿真计算,选取了合适的换能器参数进行了机械加工,最后对其进行了水听器检测和结果讨论分析。4.在超声的实际传播过程中,超声波会在穿过不同介质时,由于声阻抗的不同,会使得超声波在两个介质之间的界面反射和透射。基于这一特征,声透镜的输出界面不应该简单看成只有透射而没有反射的纯透镜模型。类比光波在谐振腔中的传输过程,可以将声透镜看作是在声场中多次透射与反射的声谐振腔模型,在声轴线上实现点状排布的多焦点声场。理论上根据传输矩阵计算出了焦点在声轴线的距离分布,选取了合适的换能器参数进行了机械加工,最后对其进行了水听器检测和结果讨论分析。结果1.相较于声、磁、光等神经元刺激方式,超声刺激以非侵入性、较高的刺激深度和较高的空间分辨率而获得研究者们的青睐。在时间上,钾钠离子通道的反转时间大约在毫秒级左右,超声可以产生对应毫秒级的超声脉冲,有助于激活神经传导阻滞的状态。在空间上,超声换能器产生的点状排布的多焦点聚焦区域,其声辐射力可以使神经元纤维较非聚焦区产生相对位移,并且点状排布的多焦点声场可以得到更大的神经兴奋区域和更快的神经传导速度,在超声理疗上有助于激活神经传导阻滞的状态。因此,在刺激神经纤维时,点状排布的多焦点聚焦超声刺激是我们所需要的。2.经过瑞利积分计算得到的双焦点声透镜换能器声场的积分表达式,输入到matlab仿真软件进行多次仿真结果比较,选取了其中一组最佳的双透镜换能器的参数,其中大圆口径为95mm,小圆口径为76mm,曲率半径为55mm,两个焦点之间间距为4mm。仿真结果可以看见明显的双峰,且声学焦域形状较好,聚焦效果较好。经过机械加工之后进行压电陶瓷水听器检测,尽管该双焦点换能器的第二焦点峰值较低,但是也基本实现了焦平面双焦点换能器的设计,并可以通过焦点之间的干涉形成旁瓣以达到点状的多焦点声场分布。3.凹球壳自聚焦组合锥形声透镜焦平面换能器的声场计算方法依旧采取了瑞利积分表达式,代入了不同的坐标系进行了多次仿真结果比较,选取的换能器参数分布为口径为58mm,球壳内径为34mm,外径为36mm,换能器到透镜平面的距离为8mm。仿真结果可以看见明显的双峰,且声学焦域形状较好,聚焦效果较好。经过机械加工之后进行压电陶瓷水听器检测的声场分布较好,实现了焦平面双焦点换能器的设计,并可以通过焦点之间的干涉形成旁瓣以达到点状的多焦点声场分布。4.凹球壳自聚焦组合平凸声透镜换能器的声场计算方法结合了几何声学法与瑞利积分表达式,理论上计算会在距换能器输出面120mm和68mm处产生声轴线上的两个焦点,经过水听器的测量发现其声场分布较为理想,基本实现了声轴线双焦点换能器的设计,并可以通过焦点之间的干涉形成旁瓣以达到点状的多焦点声场分布。结论基于对兴奋在神经纤维上传导,对神经传导阻滞及发生机制进行了物理建模分析,需要点状排布的多焦点声场分布。成功设计并制作了三种点状排布的多焦点声场的聚焦超声换能器设计,分别为平面压电陶瓷组合凹声透镜换能器、凹球壳自聚焦组合锥形声透镜换能器和凹球壳自聚焦组合平凸声透镜换能器,其声场分布与理论符合较好,以期望在超声理疗作用神经传导阻滞时提供理论参考。
殷敏[3]（2020）在《抛物面声镜对运动声源信号无多普勒畸变增益采集特性研究》文中认为本文首次发现和理论阐述了抛物面声镜对运动声源信号具有无多普勒畸变增益采集的特性,并通过仿真和初步的实验进行了验证。抛物面声镜可以从信号采集端解决运动声源声信号中存在的多普勒畸变问题和强噪声问题,可有效解决列车轴承道旁声学故障诊断中存在的多普勒畸变和强噪声问题,同时也有望运用于声源定位、噪声评估等涉及运动声源声音采集的领域。具体研究内容如下:（1）理论分析:首先,理论分析了多普勒畸变产生的原理,即多普勒效应是由移动声源和接收器之间的时变距离引起的。其次,分析了影响多普勒畸变程度的因素。最后,详细阐述了抛物面声镜对直线运动声源的无畸变声信号采集机理、信号增益采集机理以及指向性去噪机理。（2）仿真分析:首先,介绍了COMSOL Multiphysics软件声学模块,并建立了“静/动态声源-声镜”仿真模型。然后,通过静态和动态仿真对比分析、有声镜和无声镜情况仿真对比分析,验证了声源在150m/s速度范围内匀速直线运动以及10m/s2匀加速直线运动时,抛物面声镜具备无畸变采集和信号增益采集特性。最后,给出了1000Hz至5000Hz的幅频响应特性曲线。（3）实验验证:首先,通过静态实验和动态实验对比分析,验证了抛物面声镜对于运动声源声信号的无畸变采集特性和信号增益采集特性。其次,基于指向型微型麦克风（BO6027ULA42C）和高性能低噪声双运算放大器（NE5532）,设计了抛物面焦点采集器,并试制了样机,为后续实验与应用打下基础。
缪兴华[4]（2019）在《微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究》文中指出微悬臂梁是微机电系统中的常用结构,广泛应用于微调制器、微制动器、微能量采集器、微机械开关等各类微小型器件及设备。传统微悬臂梁加工多采用基于硅的微细加工技术,生产成本高、工艺复杂、制备过程中使用的腐蚀剂等对环境有污染、腐蚀精度不易控制。超薄玻璃以其轻薄、透光率高、光电性能好、耐腐蚀等优点在室内建筑、可穿戴设备、智能手机、平板电脑、能量存储等领域应用广泛,但用作微悬臂梁的基体材料鲜有报道。针对超薄玻璃微悬臂梁制备的难题,本文构建了基于超声振动系统等效阻抗控制策略的微细超声加工系统,采用微细超声加工方法制备了超薄玻璃微悬臂梁,并以超薄玻璃微悬臂梁为基体制备PBZ铁电薄膜,利用逆压电效应研究了超薄玻璃微悬臂梁的机械特性。论文完成的具有创新意义的研究工作主要包括:（1）分析了微细超声加工电源的负载特性,自主研发了基于DSP的功率为100W、输出电流峰峰值为0～1200m A的微细超声加工用可编程恒流超声电源。性能测试结果表明,该电源在频率跟踪、功率可调、电流输出及阻抗匹配等方面均能满足微悬臂梁微细超声加工要求。（2）分析了超声振动系统等效阻抗与加工力和加工间隙的关系,结合超声加工自动进给调节特性,提出基于超声振动系统等效阻抗的微细超声加工自动进给控制策略,阐明了该控制策略的基本原理,在此基础上,设计并实现了基于该控制策略的自动进给调节系统。试验结果表明,该自动进给调节系统响应速度快、加工稳定性高。（3）研究了超声振动系统的负载阻抗特性,设计制作了微悬臂梁微细超声加工用的超声振动系统（压电换能器、超声变幅杆和工具头统称）。利用ANSYS软件对超声变幅杆模态进行分析,测试结果表明,组装后超声振动系统的谐振频率与设计仿真结果偏差<0.5%。（4）综合利用以上研究成果,构建超薄玻璃微悬臂梁微细超声加工系统,制备出长宽尺寸小于1000μm、最小厚度为180μm的超薄玻璃微悬臂梁阵列。通过微细超声微小孔加工试验、超薄玻璃微悬臂梁制备试验,研究了基于等效阻抗控制策略的微细超声加工系统的阻抗控制规律。（5）提出采用溶胶-凝胶法在超薄玻璃微悬臂梁基体上制备压电薄膜的工艺路线,压电薄膜电学性能测试结果表明,PBZ-La Ni O3结构具有比较理想的电滞回线。利用ANSYS软件仿真研究了微悬臂梁基体厚度、压电薄膜厚度对微悬臂梁固有频率的影响,仿真结果的变化趋势与基于逆压电效应的测试结果基本一致,为超薄玻璃压电微悬臂梁在MEMS领域的广泛应用提供了试验依据。
金浩然[5]（2017）在《圆柱类部件在线相控阵超声成像理论与技术的研究》文中认为管类、棒材和轴类等圆柱类部件在国民经济、国防建设和高新技术等相关领域应用广泛,其生产质量的监控和使用性能的保障都离不开无损检测技术。在众多的无损检测方法,超声无损检测技术以其高可靠性、适应性、安全性和特征参量丰富性以及与信息技术结合的方便性等诸多优势,成为了无损检测领域中最具发展潜力的技术手段之一。并随着现代工业的发展,对无损检测效率及其精度的要求不断提升,常规超声无损检测已难以满足圆柱类部件质量监控的应用需求。为此,有必要将机电一体化与相控阵超声无损检测技术相融合,发展出一种面向圆柱类部件的自动化在线相控阵超声成像检测技术,达到提高超声无损检测可靠性、效率及其精度的目的。然而,由于超声波传播过程的复杂性,声学信号除受激励脉冲和超声换能器性能影响外,还受到声衰、衍射和频散等诸多声学效应的作用,使得超声成像分辨率进一步恶化。目前,尽管已有一些行之有效的提高成像分辨率的理论和算法,但大多建立在柱坐标系下,难以适合螺旋扫查模式下的应用需求,而正是螺旋扫查建模理论的缺失阻碍了高分辨率成像算法的发展。基于以上背景,本学位论文结合国家自然科学基金项目“圆柱类部件高性能自动化相控阵超声成像检测理论与技术的研究”（No.51675480）,提出开展圆柱类部件在线相控阵超声成像理论与技术的研究。在分析超声无损检测和相控阵超声成像相关技术研究现状及其发展趋势,明确圆柱类部件相控阵超声成像检测机理的基础上,重点开展相控阵超声检测声场合成、稀疏化反演成像、面向复杂叠层圆柱结构及基于螺旋扫查的合成孔径聚焦等关键技术的研究,有效提高圆柱类部件自动化相控阵超声成像的时间和空间分辨率,以满足圆柱类部件缺陷的在线定量无损检测应用需求。同时,研发一套圆柱类部件自动化相控阵超声成像检测系统,开展相关实验研究,证实本文所研发理论与技术的可行性和有效性。本文的主要工作内容包括:第一章,阐述了圆柱类部件对于国民经济和国防建设的作用,以及开展了圆柱类部件在线相控阵超声成像检测技术研究的重要意义,分析了相控阵超声成像相关技术的研究现状及其发展趋势,明确了目前相控阵超声成像技术存在的问题及其对策,为本文的研究指明方向。同时,还对论文的研究内容及其章节进行了安排。第二章,开展了圆柱类部件相控阵超声成像理论与技术基础的研究。建立和求解圆柱与螺旋坐标系下的波动方程,实现圆柱体内声波传播信号的理论建模,明确了圆柱和螺旋扫查模式下圆柱类部件内声波的传播机理。同时,系统分析和仿真研究了相控阵超声换能器的指向特性及其声束的合成,并对相控阵超声复合扫查成像技术进行了理论探讨。第三章,提出了一种相控阵超声图像的稀疏化盲反卷积技术。在建立相控阵超声成像卷积模型及利用正交匹配追踪算法实现稀疏化反卷积的基础上,对于超声脉冲响应未知的检测场合,通过非对称高斯模型估计脉冲响应函数的频谱,并采用反复迭代的方式实现了盲反卷积运算,从而提高了相控阵超声成像的时间分辨率。实验结果表明,对于回波声学特性变化较大的应用场合,该技术能够有效改善成像的时间分辨率,并减少检测盲区及提高检测精度。第四章,提出了一种圆柱扫查模式下的相控阵超声频域合成孔径聚焦成像技术。根据圆柱坐标下波动方程的通解,利用傅里叶变换建立圆柱外扫查方式下检测信号模型的频域表达式,推导出圆柱坐标系下检测声场的重建公式。在此基础上,利用爆炸反射模型的成像条件,对感兴趣圆柱面上的声场进行重建,从而提高圆柱扫查模式下的相控阵超声成像空间分辨率。仿真和实验结果表明,该技术能够有效提高圆柱扫查模式下超声成像的空间分辨率。第五章,提出了一种螺旋扫查模式下的相控阵超声频域合成孔径聚焦成像技术。根据螺旋坐标系下波动方程的通解,利用傅里叶变换建立螺旋扫查下检测信号模型的频域表达式,推导出螺旋坐标下的检测声场重建公式。在此基础上,利用爆炸反射模型的成像条件,对感兴趣螺旋面上的声场进行重建,从而提高螺旋扫查模式下的相控阵超声成像空间分辨率。仿真和实验结果表明,该技术能够有效提高螺旋扫查模式下超声成像的空间分辨率。第六章,提出了一种面向复杂圆柱结构的相控阵超声频域合成孔径聚焦成像技术。将裂步傅里叶算法融入相控阵超声频域合成孔径聚焦成像技术中,解决了复杂圆柱结构的非规则分层问题,实现了复杂圆柱结构的高空间分辨率的频域合成孔径聚焦成像。实验结果表明,该技术有效拓展了前述两章中的合成孔径聚焦成像技术,对于复杂圆柱体结构也能够确保很高的成像空间分辨率。第七章,开展了圆柱类部件在线相控阵超声成像检测系统及其应用的研究。在完成基于虚拟仪器体系结构的成像检测系统总体方案设计的基础上,开发出一种基于PXI总线的相控阵超声检测板卡,并结合机电一体化技术,研发了一套圆柱类部件在线相控阵超声成像检测系统样机。同时,利用该样机完成了无缝钢管在线相控阵超声成像检测实验研究,验证了本文相关理论和技术的可行性和有效性。第八章,总结论文取得的创新研究成果,并展望未来的工作。
段文星,乔文孝,车小花[6]（2013）在《相控环形阵辐射声场特性分析》文中研究说明传统的井下超声电视等井下超声测量技术中往往采用圆形活塞辐射器,其焦距和指向性固定,对于不同内径和厚度的套管井适应能力不好。理论模拟相控环形阵辐射器辐射声场的分布,分析相控环形阵辐射器各个参数对辐射声场的焦距和指向性的影响。相控环形阵辐射器阵元尺度的选择采用等面积方案有利于辐射面积在相控环形阵面内的均匀分布;使用相控阵时采用高频更利于辐射能量沿轴线集中辐射;相对于圆形活塞辐射器,相控环形阵辐射器可以在较低的频率下获得较小的焦斑直径,通过调整相位延迟获得不同的焦区范围,适应不同内径套管的超声成像测井要求。
田丰君[7]（2010）在《基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮支撑技术研究》文中研究指明高速与超高速旋转机械的开发应用对轴承的性能提出了越来越高的要求。为最大限度地减小摩擦阻力矩,轴承系统的润滑方式也逐步由固体、半固体润滑向具有良好减摩性的液体和气体润滑方向发展。高精度、非接触、低摩擦等新型轴承的开发与利用成为轴承研究领域所面临的新课题。在功率超声范畴内,当声源以超声频率振动时,声源表面会形成较强的声场和辐射压力,这种声辐射压可以平衡物体的重力,具有承载特性,从而使声源表面与物体之间被空气膜隔开,形成超声波悬浮,超声波轴承便是在此基础上开展研究的。超声波悬浮轴承的提出,开创了轴承研究领域一个新的方向,也使得压电驱动技术的发展与应用得以丰富。超声波轴承与传统的磁悬浮以及气体静、动压悬浮轴承相比,在悬浮支撑的实现方式上是完全不同的,目前,对这一新型非接触悬浮轴承的开发仍处于基础研究阶段,对其悬浮支撑技术的研究十分必要。结合国家自然科学基金“飞轮储能系统高速轴系的超声波悬浮支撑技术研究”,以夹心式压电换能器为基础,本文对超声波振动下的声悬浮技术进行了比较全面、系统的研究。夹心式压电换能器是构造超声波轴承系统的关键部件,也是悬浮支撑技术研究的重点。夹心式压电换能器在功率超声领域里技术成熟、应用广泛,这为声悬浮技术的研究奠定了良好的基础。在本文的研究过程中,理论探讨与实验分析相结合,对构造超声波悬浮轴承用的夹心式压电换能器进行了较为深入的研究。本文对基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮的相关理论问题进行了分析探讨；设计开发了振动输出端分别为平面型、圆锥面型以及凹柱面型等结构形式的夹心式压电换能器；分析了夹心式压电换能器的振动模态、谐振频率、端面振幅以及阻抗匹配等,获得了换能器的基本性能参数并优化了换能器的结构;创建了换能器的数学模型,分析了这些具有特殊结构的换能器的声悬浮特性；在此基础上,完成了包括推力轴承、凹柱面径向支撑轴承以及双向角支撑轴承等多种结构形式的超声波悬浮支撑系统的设计与制作；实验研究了超声波悬浮支撑系统的承载能力、动摩擦力矩、极限转速、悬浮支撑状态以及影响悬浮轴承工作性能的因素等。论文通过大量的实验研究验证了换能器和悬浮支撑系统结构的合理性及其可行性。本文的研究表明,振动输出端为平面、圆锥面以及凹柱面等结构形式的夹心式压电换能器处于纵向超声振动状态时,均可形成对外载荷的悬浮支撑,其支撑能力决定于换能器的振动模态、振动频率以及输入功率等；基于这三种夹心式压电换能器所构造的超声波悬浮支撑系统能够实现轴系的正常运转,并且具有较高的转速和良好的减摩性能,悬浮支撑的超声波轴承系统具有可应用性。超声波悬浮支撑技术的研究拓展了压电超声学在机械领域中的应用,研究工作具有创新性,也具有一定的探索性。本文的研究工作是超声波轴承研究的一个必经阶段和重要组成部分,这些工作的开展与进行,旨在为今后对这一技术的深入研究奠定良好的基础并提供有价值的参考。
祝捷[8]（2010）在《微机电系统自聚焦压电声学换能器》文中研究表明微机电系统（Micro-Electrical-Mechanical Systems,缩写为MEMS）是基于微制造技术,集微型机械结构、微传感器、微执行器以及微电子电路等于一体的微型器件和系统。伴随着集成电路制造技术的成熟发展,研究人员还采用了化学和机械工艺来制造微结构和微器件。对于传统的“机械学”来说,微机电系统技术不仅为之打开了“微尺寸”这一新领域的大门,也是真正实现机电一体化的开始。自从1988年第一个硅微静电驱动马达面世以来,微机电系统技术的研究开发日益得到国际上的普遍关注。对于微机电系统的研究,通常分为两大类：微结构和微换能器。微结构通常包含微透镜、微喷嘴、微探针和微流体系统；而微换能器通常包含微传感器和微执行器。菲涅耳自聚焦压电声学换能器作为一种重要的微机电换能器,已经被南加州大学的Kim博士小组开发和制造出来。本文广泛深入地讨论了微机电系统菲涅耳自聚焦压电声学换能器的基本原理,并设计和开发了分别适用于局部细胞剥落和高频超声成像与多普勒探测的微机电换能器系统。不仅如此,我们还创造性地提出了可控曲率半径曲面的制作和用于微流体系统的封装技术。下面,我就从这四个方面介绍本文所做的工作。一.传统的细胞剥落方法,要么作用于一大片的细胞,不能实际应用于小样本或精确控制的治疗；要么需要人手工操作,费事耗力。我们设计制造的菲涅耳自聚焦压电声学换能器能够产生高度聚焦的声束,激发超声空化泡,实现了局部细胞剥落。该换能器将声波集中在半径只有60微米的小区域,其产生的压强峰值能达到近3个大气压,足以在高达12兆赫兹的高频处激发空化泡。空化泡在爆破过程中产生了极大的能量,使得聚焦区域中近200个细胞被打落下来,而该区域外的细胞则完好无损。这项技术为局部细胞剥落的实现提供了可能,并能够应用于小样品采样和局部生物医学治疗。二.高频超声成像因其具有较高的空间分辨率,已成为重要的医疗手段。在超声成像系统中,换能器是最重要的一个部分。受传统的制造技术的限制,换能器难以工作在高频,使得成像的分辨率产生了瓶颈。本文开发制造的菲涅耳自聚焦压电声学换能器,使用了厚的锆钛酸铅（Lead Zirconate Titanate,缩写为PZT）作为衬底,它的工作基频为20兆赫兹。由于设计了具有空气反射腔的菲涅耳透镜,该换能器可以工作在其谐振模式。在换能器的三倍（60兆赫兹）和五倍频率（100兆赫兹）处,我们都得到了较强的声波信号。实验结果和理论分析都证明了该换能器能够被应用于高达100兆赫兹的高频超声成像和多普勒系统中。三.我们在硅片上开发了一种全新的微制造技术,实现了可控曲率半径曲面的制造。具有三维任意形状的微结构具有非常广泛的应用,包括光学元件,针阵列,以及其他任何需要严格控制其结构的MEMS器件。传统的刻蚀方法对此无能为力,而常用的灰度掩膜法又极其昂贵。我们基于溅射理论,通过荫罩掩模的遮挡,在硅片上沉积了具有不同半径的凸球面结构的二氧化硅。深反应离子刻蚀（Deep Reactive Ion Etching,缩写为DRIE）因其极佳的方向性和选择性,被用来刻蚀二氧化硅和硅衬底,由此二氧化硅的凸球面结构就被转移到硅片上。我们将此具有不同球面半径的硅片作为模子,使用聚酰亚胺（Polyimide）压膜成型,聚酰亚胺就相应地具有了不同球面半径的凹结构。它可以被用来制造三维自聚焦压电声学换能器。四.我们使用聚对二甲苯-C（Parylene-C）为微流体系统的封装提供了一个很好的解决方案。微流体系统通常包含微沟道和微水槽等微结构,需要将它们封装以便保护液体样品不受污染。在用Parylene-C封装以前,厚的光刻胶和蜡分别作为牺牲材料被用于微结构的填充物。并且旋转和沉积这两种方法都被分别用于在硅片上覆盖类似聚四氟乙烯（Polytetrafluoroethene,缩写为PTFE,商标名Teflon（?）,俗称特富龙）的无定形聚合物,它的作用是使硅片表面呈现疏水状态,以便蜡的填充。实验结果证明,与光刻胶相比,蜡能够帮助提高Parylene-C薄膜的平整度,并且非常适于批量生产。在去掉蜡以后,Parylene-C被加热到120℃,使得该薄膜具有较大的张力从而得到更平整的表面。本论文涉及了微机电系统中最重要的两个方面——微结构和微换能器。实现了对菲涅耳自聚焦压电声学换能器的继承、发展和应用,对三维任意曲率半径曲面制造方法的创新以及对微流体系统的封装技术的有益探索。
刘亚慧[9]（2009）在《聚焦换能器的设计和声场的模拟》文中认为高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound,简称HIFU）技术是近年来蓬勃发展起来的一种无创外科技术,在临床医学中已经得到了广泛的应用和推广。由于其在治疗过程中无创、无害、安全、有效并且能确保组织的安全性和完整性,因此,得到国内外许多大学和研究机构的重视和关注。这项技术的核心部分就是聚焦换能器,其中包括换能器种类的选择、折声材料的选择、换能器的形状和大小等方面。到目前为止可以实现聚焦的换能器有三种类型:聚焦换能器、声透镜、相控阵聚焦系统。聚焦换能器就是直接把换能器制作成自聚焦曲面型,这类换能器有凹球面型换能器、圆柱型换能器等。用压电陶瓷片直接制作这种换能器工艺比较复杂麻烦,形状受到了材料的制约,因此,在实际应用中受到了很大的限制。相控阵换能器通过电子控制线路可以很方便的调节焦距、焦斑的大小和焦斑的强度,在临床治疗中有很大的实用价值。但由于电子控制线路特别庞大复杂,限制了其投入实用的可能性。声透镜聚焦系统由于其操作方便、结构简单、形状多样、折声材料便宜等方面的优点而在临床医学中被广泛应用。重庆海扶公司生产的许多超声治疗系统,都采用的是声透镜聚焦系统。在本文中笔者设计了一款新型的声透镜聚焦换能器,对其聚焦声场进行了数值模拟计算,给出了聚焦声场的分布变化规律和趋势。本文的主要工作有:1.数值模拟了凹球面自聚焦换能器,在不同条件下,焦点附近声压的分布变化,并且给出了凹球壳声场的参数模拟值。2.设计了一款新型的双球面声透镜,并对声透镜的几种折声材料进行了对比研究。从声学特性、加工和经济等多方面考虑,觉得选用有机玻璃作为声透镜的折声材料比较合适。3.给出了这款新透镜的声压在声场中的分布变化函数,并作了一些简单理论推导。研究了新透镜在不同的参数条件下声场的分布变化情况,并且对声场中的一些参量值进行了数值计算。简单比较了模拟值和理论值,结果比较符合,给出了声场测量的简易实验装置和设备。从数值模拟和理论计算的结果可以看出,当透镜的参数选取比较适当时,我们可以得到双球面声透镜的声场沿着轴向尽可能长的范围内声束较细、声压较高、旁瓣高度适中的声场。这种声场可以有效的提高透镜的聚焦效果,在高强度聚焦超声技术的应用中发挥着更大的作用。
刘焱[10]（2008）在《多阵元聚焦超声透镜的研究及其优化设计》文中研究指明高强度聚焦超声（High intensity focused ultrasund简称HIFU）技术是一种很有前途的无损创伤治疗技术,对体内深层、固体肿瘤组织的治疗具有很好的效果。HIFU技术中最为关键的技术是聚焦技术,目前所采用的聚焦方式主要有:自聚焦、超声相控阵列聚焦、声透镜聚焦等。利用超声换能器与多阵元聚焦声透镜组成的聚焦系统,结合了相控阵列聚焦和多阵元自聚焦换能器的优点,是一种有效、实用的聚焦方式。本文将聚焦声透镜等效为一相位调制器,利用瑞利-索莫菲积分对单锥面、单抛物面聚焦声透镜及由其组成的多阵元聚焦声透镜六种声透镜在不同面形参数下的聚焦声场进行了数值计算,给出了各种聚焦透镜轴线上声强、焦平面上径向声强分布及-3dB声束截面图,对描述聚焦透镜声场的参数进行了计算,初步选取了聚焦效果良好时各透镜的面形参数;利用有限差分法求解了Pennes生物传热方程,对聚焦声透镜焦域内生物组织温度的变化进行了模拟计算,给出了不同面形参数下各聚焦声透镜焦点处组织温度随加热时间的变化规律,并给出了加热时间相同时组织内的温度场分布。以组织温度上升23℃为界、加热时间短、聚焦区域大为依据,对几种聚焦声透镜进行了优化设计,得出了其最优透镜面形参数。数值计算结果表明:当聚焦声透镜的孔径保持不变时,单元聚焦透镜的焦距大,聚焦深度深,聚焦区域大,适于深部组织的热疗;多阵元聚焦声透镜焦距小,聚焦深度浅,径向加热范围要比单元透镜大很多,更适合于浅层组织较大区域的热疗;与抛物面透镜相比,锥面透镜焦距小,聚焦深度浅,加热深度比较浅,但是径向加热范围大。
二、几类旋转圆弧式自聚焦换能器的声场特性分析（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、几类旋转圆弧式自聚焦换能器的声场特性分析（论文提纲范文）
（2）用于神经传导阻滞的超声换能器的设计研究（论文提纲范文）
| 英汉缩略语名词对照 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一部分 神经传导阻滞 |
| 1 神经传导阻滞及发生机制 |
| 2 常见的神经刺激技术 |
| 3 超声波的物理效应 |
| 4 小结 |
| 第二部分 平面压电陶瓷组合凹透镜换能器的设计 |
| 1 点状分布多焦点超声的产生原理 |
| 2 换能器的结构设计 |
| 3 声场计算 |
| 4 结果与讨论 |
| 5 小结 |
| 第三部分 凹球壳自聚焦组合锥形透镜换能器的设计 |
| 1 换能器的原理 |
| 2 换能器的结构设计 |
| 3 声场计算 |
| 4 结果与讨论 |
| 5 小结 |
| 第四部分 凹球壳自聚焦组合平凸透镜的设计 |
| 1 设计原理 |
| 2 换能器的结构设计 |
| 3 结果与分析 |
| 4 小结 |
| 全文总结及展望 |
| 参考文献 |
| 文献综述 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间发表的成果 |
（3）抛物面声镜对运动声源信号无多普勒畸变增益采集特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 机械设备状态监测与故障诊断 |
| 1.2 列车轴承状态监测与故障诊断 |
| 1.3 道旁声学监测技术研究现状 |
| 1.3.1 研究意义 |
| 1.3.2 国内外研究现状 |
| 1.4 抛物面声镜研究现状 |
| 1.5 本文研究内容与结构安排 |
| 1.6 论文主要创新点 |
| 第二章 理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 多普勒效应 |
| 2.3 无畸变声信号采集机理 |
| 2.4 指向性消噪与信号增益采集特性 |
| 2.5 本章总结 |
| 第三章 仿真分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 COMSOL Multiphysics声学模块简述 |
| 3.2.1 概述 |
| 3.2.2 功能模块 |
| 3.3 仿真建模 |
| 3.3.1 模型设计 |
| 3.3.2 参数选择 |
| 3.4 静态仿真分析 |
| 3.4.1 仿真建模 |
| 3.4.2 仿真结果分析 |
| 3.5 动态仿真分析 |
| 3.5.1 仿真建模 |
| 3.5.2 仿真结果分析 |
| 3.5.3 频响分析 |
| 3.6 本章总结 |
| 第四章 实验验证 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验设计 |
| 4.2.1 实验方案 |
| 4.2.2 实验器材 |
| 4.3 静态实验 |
| 4.4 动态实验 |
| 4.5 抛物面声镜采集装置优化 |
| 4.6 本章总结 |
| 总结与展望 |
| 总结 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（4）微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 微悬臂梁概述 |
| 1.2 微悬臂梁的常用制备方法 |
| 1.3 微细超声加工研究现状 |
| 1.3.1 材料去除机制 |
| 1.3.2 微细超声孔加工与成形加工 |
| 1.3.3 存在的主要问题 |
| 1.4 课题研究目的与主要内容 |
| 1.5 各章节内容安排 |
| 第二章 微悬臂梁微细超声加工系统关键技术 |
| 2.1 超声波发生器 |
| 2.2 匹配电路 |
| 2.2.1 阻抗匹配 |
| 2.2.2 调谐匹配 |
| 2.3 自动频率跟踪 |
| 2.3.1 频率跟踪原理 |
| 2.3.2 锁相环频率跟踪 |
| 2.4 超声振动系统 |
| 2.4.1 力学模型与阻抗分析 |
| 2.4.2 等效阻抗及负载特性分析 |
| 2.5 自动进给调节系统 |
| 2.5.1 自动进给调节特性 |
| 2.5.2 自动进给调节系统基本组成 |
| 2.5.3 恒速恒力控制进给系统 |
| 2.5.4 等效阻抗控制自动进给系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 微悬臂梁微细超声加工系统构建 |
| 3.1 可编程恒流超声电源设计 |
| 3.1.1 总体方案 |
| 3.1.2 供电模块 |
| 3.1.3 信号发生模块 |
| 3.1.4 功率放大模块 |
| 3.1.5 阻抗匹配模块 |
| 3.1.6 DSP模块 |
| 3.1.7 频率跟踪 |
| 3.1.8 温度监控 |
| 3.1.9 电源性能测试 |
| 3.2 超声振动系统设计 |
| 3.2.1 压电换能器的设计与计算 |
| 3.2.2 变幅杆的设计与计算 |
| 3.2.3 工具头 |
| 3.2.4 振动系统性能测试 |
| 3.3 自动进给调节系统设计 |
| 3.3.1 机床Z轴自动进给调节控制 |
| 3.3.2 超声电源与机床Z轴通信 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 微细超声加工系统阻抗特性及微悬臂梁制备 |
| 4.1 工作液循环系统对等效阻抗的影响 |
| 4.1.1 试验平台构建 |
| 4.1.2 工作液浓度与流速对空载等效阻抗的影响 |
| 4.1.3 液路管对等效阻抗的影响 |
| 4.2 微细超声微小孔加工 |
| 4.2.1 工件材料对等效阻抗阈值初值的影响 |
| 4.2.2 孔深对等效阻抗阈值的影响 |
| 4.2.3 磨料粒度与浓度对材料去除率的影响 |
| 4.3 微细超声微悬臂梁制备 |
| 4.3.1 试验平台 |
| 4.3.2 试验条件 |
| 4.3.3 等效阻抗阈值的研究 |
| 4.3.4 磨料粒度的影响 |
| 4.3.5 电流大小的影响 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 超薄玻璃微悬臂梁机械特性研究 |
| 5.1 微悬臂梁上PBZ铁电薄膜制备 |
| 5.1.1 铁电材料 |
| 5.1.2 铁电薄膜 |
| 5.1.3 溶胶-凝胶法 |
| 5.1.4 原料及设备 |
| 5.1.5 溶胶的制备 |
| 5.1.6 薄膜的制备 |
| 5.2 PBZ铁电薄膜性能测试 |
| 5.2.1 测试平台 |
| 5.2.2 测试结果 |
| 5.3 超薄玻璃微悬臂梁机械特性 |
| 5.3.1 微悬臂梁振动模型 |
| 5.3.2 微悬臂梁应变 |
| 5.3.3 微悬臂梁固有频率 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在学期间发表学术论文及研究成果 |
| 攻读博士学位期间发表(录用)论文情况 |
| 授权发明专利及获奖情况 |
| 攻读博士学位期间参加科研项目情况 |
（5）圆柱类部件在线相控阵超声成像理论与技术的研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文研究的背景及意义 |
| 1.1.1 圆柱类部件在国民经济和国防建设中发挥巨大的作用 |
| 1.1.2 超声无损检测技术是圆柱类部件质量监控的重要手段 |
| 1.1.3 相控阵超声成像及其检测应用具有明显的技术优势 |
| 1.1.4 圆柱类部件在线相控阵超声成像还面临诸多的挑战 |
| 1.2 圆柱类部件超声无损检测技术的研究现状及其发展趋势 |
| 1.2.1 检测机理逐渐明晰,检测方法日益丰富 |
| 1.2.2 成像手段不断涌现,成像性能有待提高 |
| 1.2.3 自动检测需求强烈,相控成像优势明显 |
| 1.3 圆柱类部件在线相控阵超声成像存在的问题及其对策 |
| 1.3.1 螺旋扫查模式下的超声成像理论基础还未建立 |
| 1.3.2 相控阵波束成形的自适应能力有待提升 |
| 1.3.3 相控阵超声成像分辨率需要进一步改善 |
| 1.3.4 现有超声成像方法不适合在线工业应用 |
| 1.4 本文研究内容及其章节安排 |
| 第二章 圆柱类部件相控阵超声成像理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声波传播机理及传播模型建立 |
| 2.2.1 圆柱坐标系下波动方程的建立和求解 |
| 2.2.2 螺旋坐标系下波动方程的建立和求解 |
| 2.2.3 基于波动方程通解的超声信号模型 |
| 2.3 相控阵超声声束合成与控制 |
| 2.3.1 相控阵超声换能器的声学特性 |
| 2.3.2 相控阵超声声束的合成控制 |
| 2.4 复合扫查模式下的相控阵超声成像理论 |
| 2.4.1 机械或电子单一扫查模式下的相控阵超声成像 |
| 2.4.2 机械和电子复合扫查模式下的相控阵超声成像 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 相控阵超声图像的稀疏化盲反卷积技术 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 相控阵超声图像稀疏反卷积模型 |
| 3.2.1 广义反卷积模型 |
| 3.2.2 正则化稀疏反卷积模型 |
| 3.3 相控阵超声图像稀疏反卷积优化算法 |
| 3.3.1 SpaRSA(Sparse reconstruction by separable approximation)算法 |
| 3.3.2 正交匹配追踪算法(OMP) |
| 3.4 相控阵超声图像稀疏化盲反卷积 |
| 3.4.1 自适应感兴趣区域(ROI)选取 |
| 3.4.2 基于非对称高斯模型的区域参考信号估计 |
| 3.4.3 相控阵超声图像的稀疏化盲反卷积 |
| 3.5 实验研究 |
| 3.5.1 薄层材料稀疏盲反卷积 |
| 3.5.2 叠层材料缺陷检测稀疏盲反卷积 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 圆柱扫查模式下相控阵超声频域合成孔径聚焦成像技术 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 圆柱坐标下圆柱结构内声场的重建 |
| 4.2.1 均质圆柱结构内声场的重建 |
| 4.2.2 叠层圆柱结构内声场的重建 |
| 4.3 圆柱扫查模式下的频域合成孔径聚焦成像技术 |
| 4.3.1 爆炸反射传播模型 |
| 4.3.2 圆柱扫查模式下的频域合成孔径聚焦成像技术 |
| 4.3.3 成像过程中消散波的抑制及其分辨率的评价 |
| 4.4 仿真与实验研究 |
| 4.4.1 仿真研究 |
| 4.4.2 实验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 螺旋扫查模式下相控阵超声频域合成孔径聚焦成像技术 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 螺旋坐标下圆柱结构内声场的重建 |
| 5.3 螺旋扫查模式下的频域合成孔径聚焦成像技术 |
| 5.3.1 螺旋扫查模式下的频域合成孔径聚焦成像 |
| 5.3.2 成像过程的分辨率分析 |
| 5.4 仿真与实验研究 |
| 5.4.1 仿真研究 |
| 5.4.2 实验研究 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 面向复杂圆柱结构相控阵超声频域合成孔径聚焦成像技术 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 裂步傅里叶变换法(SSF) |
| 6.3 复杂圆柱结构的频域合成孔径聚焦成像技术 |
| 6.3.1 复杂圆柱结构下的声场重建技术 |
| 6.3.2 面向复杂圆柱结构的频域合成孔径聚焦成像 |
| 6.3.3 相控阵超声聚焦的相位补偿 |
| 6.4 实验研究 |
| 6.4.1 偏心圆周扫查实验 |
| 6.4.2 阶梯轴实验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第七章 圆柱类部件在线相控阵超声成像检测系统及其应用 |
| 7.1 引言 |
| 7.2 圆柱类部件相控阵超声成像检测系统 |
| 7.2.1 系统总体方案 |
| 7.2.2 基于PXI总线的相控阵超声成像检测仪器 |
| 7.2.3 圆柱类部件相控阵超声成像检测软件 |
| 7.3 圆柱类部件在线相控阵超声成像检测的应用研究 |
| 7.3.1 圆柱类部件在线相控阵超声成像检测实验设置 |
| 7.3.2 圆柱扫查相控阵超声检测的稀疏化盲反卷积 |
| 7.3.3 圆柱扫查相控阵超声检测的频域合成孔径聚集成像 |
| 7.3.4 螺旋扫查相控阵超声检测的频域合成孔径聚焦成像 |
| 7.4 本章小结 |
| 第八章 结论与展望 |
| 8.1 结论 |
| 8.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的科研成果与参加的科研项目 |
（6）相控环形阵辐射声场特性分析（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 相控环形阵辐射器辐射声场的理论分析 |
| 2 相控环形阵辐射声场分布影响因素 |
| 2.1 阵元尺度对聚焦特性的影响 |
| 2.2 阵元数目对聚焦特性的影响 |
| 2.3 阵元间距对聚焦特性的影响 |
| 2.4 声波的频率对聚焦特性的影响 |
| 3 相控环形阵和圆形活塞式辐射器的辐射声场性能比较 |
| 4 结束语 |
（7）基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮支撑技术研究（论文提纲范文）
| 提要 |
| 目录 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 压电陶瓷及其应用 |
| 1.2.1 压电效应与逆压电效应 |
| 1.2.2 压电材料与压电陶瓷 |
| 1.2.3 压电陶瓷的性能参数 |
| 1.2.4 压电陶瓷的功用 |
| 1.3 压电振子及压电驱动技术 |
| 1.3.1 压电振子 |
| 1.3.2 压电驱动技术及其在机械领域中的应用 |
| 1.4 超声波技术概述 |
| 1.4.1 超声波的产生与超声学 |
| 1.4.2 超声波的特点 |
| 1.4.3 超声波振动的物理效应 |
| 1.4.4 功率超声及超声换能器 |
| 1.5 悬浮支撑技术的研究与发展 |
| 1.5.1 磁悬浮技术概述 |
| 1.5.2 气体静压悬浮轴承简介 |
| 1.5.3 超声波悬浮技术及研究现状 |
| 1.5.4 超声振动减摩与悬浮技术的应用 |
| 1.6 本文研究意义 |
| 第二章 夹心式压电换能器 |
| 2.1 压电换能器概述 |
| 2.1.1 压电换能器的结构类型 |
| 2.1.2 压电换能器的振动模态 |
| 2.1.3 压电换能器的性能指标 |
| 2.2 夹心式压电换能器的结构及特点 |
| 2.2.1 夹心式压电换能器的基本结构 |
| 2.2.2 夹心式压电换能器的性能特点 |
| 2.3 夹心式压电换能器的工作原理 |
| 2.4 夹心式压电换能器在声悬浮中的应用 |
| 2.5 超声变幅杆 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 超声波振动下的声悬浮 |
| 3.1 声悬浮的理论分析 |
| 3.1.1 超声振动在固体中的传播 |
| 3.1.2 超声振动状态下的声辐射压 |
| 3.1.3 超声波的声场参数 |
| 3.1.4 气体润滑与挤压膜效应 |
| 3.2 超声振动下夹心式压电换能器的减摩作用 |
| 3.2.1 超声波振动对摩擦的影响 |
| 3.2.2 夹心式压电换能器在超声振动状态下的摩擦系数测定实验 |
| 3.3 超声振动下夹心式压电换能器的声悬浮特性 |
| 3.3.1 夹心式压电换能器的纵向振动 |
| 3.3.2 纵向振动状态下的驻波悬浮 |
| 3.3.3 纵向振动状态下的近场悬浮 |
| 3.4 夹心式压电换能器近场声悬浮承载能力的实验研究 |
| 3.5 基于夹心式换能器的声悬浮特性构造轴承系统的可行性分析 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 用于悬浮支撑技术的夹心式压电换能器设计 |
| 4.1 夹心式压电换能器的结构设计 |
| 4.1.1 平面形端面的夹心式压电换能器 |
| 4.1.2 圆锥形端面的夹心式压电换能器 |
| 4.1.3 凹柱形端面的夹心式压电换能器 |
| 4.1.4 加装一级变幅杆的压电换能器设计 |
| 4.2 夹心式压电换能器设计中的若干问题 |
| 4.2.1 主要部件的材料选择 |
| 4.2.2 关于压电陶瓷晶堆 |
| 4.2.3 预应力的施加 |
| 4.2.4 换能器制作的工艺要求 |
| 4.2.5 换能器的固定方式 |
| 4.2.6 换能器的热极限和机械极限 |
| 4.3 夹心式压电换能器的尺寸参数设计 |
| 4.3.1 半波长压电换能器的尺寸计算 |
| 4.3.2 整波长压电换能器的尺寸计算 |
| 4.4 夹心式压电换能器的有限元分析 |
| 4.4.1 有限元分析方法 |
| 4.4.2 对夹心式压电换能器的有限元分析 |
| 4.5 压电换能器性能参数测试 |
| 4.5.1 阻抗分析的作用及意义 |
| 4.5.2 换能器的电参数测试与分析 |
| 4.8 本章小结 |
| 第五章 超声波近场声悬浮支撑系统的设计与样机试制 |
| 5.1 高速旋转轴系设计的基本要求 |
| 5.2 近场声悬浮支撑系统的设计思想 |
| 5.3 单振子轴向支撑超声悬浮系统的结构设计 |
| 5.3.1 平面形端面悬浮支撑结构 |
| 5.3.2 圆锥形端面悬浮支撑结构 |
| 5.4 凹柱形端面单振子径向支撑悬浮系统的结构设计 |
| 5.5 单振子与滚子球轴承组合支撑系统的结构设计 |
| 5.5.1 凹柱形端面单振子与滚子球轴承组合支撑结构 |
| 5.5.2 圆锥形端面单振子与滚子球轴承组合支撑结构 |
| 5.6 双振子轴-径双向支撑悬浮系统的结构设计 |
| 5.7 双振子角支撑悬浮系统的结构设计 |
| 5.8 本章小结 |
| 第六章 超声波悬浮支撑系统的实验研究 |
| 6.1 超声波悬浮轴向支撑系统的实验研究 |
| 6.1.1 超声波推力轴承系统的转速测量实验 |
| 6.1.2 超声波推力轴承系统的动摩擦力矩测定 |
| 6.2 双振子轴-径双向支撑超声悬浮系统的实验研究 |
| 6.2.1 凹柱形端面压电换能器悬浮支撑性能的实验研究 |
| 6.2.2 轴-径双向支撑悬浮系统的转速测量实验 |
| 6.2.3 超声波悬浮支撑与普通球轴承的性能对比实验 |
| 6.3 双振子双向角支撑超声悬浮系统的实验研究 |
| 6.3.1 圆锥形端面压电换能器纵向振动下的振幅测试 |
| 6.3.2 压电换能器悬浮间隙与载荷重量的关系实验 |
| 6.3.3 双向支撑超声波悬浮轴承的悬浮间隙范围测量 |
| 6.3.4 不同悬浮间隙下轴的最高转速测试 |
| 6.3.5 双向支撑超声波悬浮轴承的静摩擦力矩测试 |
| 6.3.6 实验误差分析 |
| 6.4 本章小结 |
| 第七章 研究结论及研究展望 |
| 7.1 本文研究结论 |
| 7.2 超声波悬浮支撑技术的研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 攻读博士学位期间申请专利情况 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 致谢 |
（8）微机电系统自聚焦压电声学换能器（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 英文缩略语表 |
| 第一章 引言 |
| 1.1 微机电系统研究发展史 |
| 1.2 微机电系统的特点 |
| 1.3 微机电系统的分类 |
| 1.3.1 微结构 |
| 1.3.2 微换能器 |
| 1.4 微机电系统的应用 |
| 1.5 内容简介 |
| 第二章 MEMS自聚焦压电声学换能器的工作原理 |
| 2.1 压电效应和压电材料 |
| 2.2 压电声学换能器的声场分析 |
| 2.2.1 电-压转换产生声波 |
| 2.2.2 声波在介质中的传播 |
| 2.2.3 声波的自聚焦 |
| 2.2.4 仿真与计算 |
| 2.3 相关换能器简介 |
| 第三章 用于局部细胞剥落的MEMS自聚焦压电声学换能器 |
| 3.1 背景介绍 |
| 3.2 超声波空化效应 |
| 3.3 设计和制作 |
| 3.3.1 自聚焦压电声学换能器 |
| 3.3.2 细胞培养和空腔设计 |
| 3.4 仿真与计算 |
| 3.5 测试与分析 |
| 3.5.1 压电声学换能器的测试平台 |
| 3.5.2 结果与分析 |
| 第四章 用于高频超声成像和多普勒探测的压电声学换能器 |
| 4.1 背景介绍 |
| 4.1.1 高频超声成像和超声多普勒的研究现状 |
| 4.1.2 高频超声成像 |
| 4.1.3 声波的多普勒探测 |
| 4.2 压电声学换能器的设计和制造 |
| 4.3 测试和结果 |
| 4.4 讨论 |
| 第五章 可控曲率半径曲面的制作 |
| 5.1 三维MEMS和圆弧面制作的研究与发展 |
| 5.2 可控曲率半径曲面的原理和制作 |
| 5.2.1 溅射理论 |
| 5.2.2 荫罩掩模的设计和制造 |
| 5.2.3 溅射实验和结果 |
| 5.2.4 图形转移——二氧化硅到硅 |
| 5.2.7 图形转移——硅到聚酰亚胺 |
| 5.2.8 制造工艺流程 |
| 5.3 小结 |
| 第六章 用于微流体系统的聚对二甲苯-C (Parylene-C)的封装技术 |
| 6.1 背景介绍 |
| 6.2 以光刻胶为牺牲材料的封装 |
| 6.3 以蜡为牺牲材料并基于旋转附着Teflon的封装 |
| 6.4 以蜡为牺牲材料并基于等离子体薄膜沉积的封装 |
| 第七章 成果与展望 |
| 参考文献 |
| 作者攻博期间发表的主要学术论文 |
| 致谢 |
（9）聚焦换能器的设计和声场的模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题的背景及研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文的主要工作 |
| 第2章 高强度聚焦超声技术和声学基础理论 |
| 2.1 高强度聚焦超声的作用机理 |
| 2.1.1 热效应 |
| 2.1.2 空化效应 |
| 2.1.3 机械效应 |
| 2.1.4 声流效应 |
| 2.1.5 触变效应 |
| 2.2 聚焦超声换能器 |
| 2.2.1 聚焦换能器的工作原理 |
| 2.2.2 聚焦换能器的声场特性 |
| 2.3 聚焦换能器在医学上的应用 |
| 2.3.1 超声治疗 |
| 2.3.2 超声诊断 |
| 2.3.3 超声成像 |
| 2.4 高强度聚焦超声换能器在临床应用中存在的一些问题 |
| 2.4.1 超声空化 |
| 2.4.2 超声剂量 |
| 2.4.3 超声监控 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 声透镜理论基础 |
| 3.1 声透镜聚焦声场的计算 |
| 3.1.1 换能器辐射声场计算的一般公式 |
| 3.1.2 凹球面型换能器声场的计算 |
| 3.1.3 聚焦声透镜换能器声场的计算 |
| 3.2 声透镜的声焦距与几何焦距 |
| 3.3 声透镜材料的选择 |
| 3.4 声透镜制作和应用 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 换能器声场的数值模拟、透镜的设计及其声场的数值模拟 |
| 4.1 圆形活塞换能器的声场分布 |
| 4.2 凹球面型换能器的声场分布 |
| 4.3 声透镜的设计和数值模拟 |
| 4.4 简单介绍几种可聚焦的声透镜 |
| 4.4.1 球面—锥面声透镜 |
| 4.4.2 新月型凹球面透镜 |
| 4.4.3 圆形菲涅耳声透镜 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（10）多阵元聚焦超声透镜的研究及其优化设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 前言 |
| 1.1 绪论 |
| 1.2 HIFU技术的研究现状 |
| 1.2.1 HIFU技术的形成与发展 |
| 1.2.2 HIFU技术中聚焦方式的发展 |
| 1.2.3 声透镜聚焦系统的发展 |
| 1.3 本课题的研究意义 |
| 1.4 论文主要内容 |
| 第二章 声透镜聚焦声场分布的理论计算 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 透镜声场分布的理论分析 |
| 2.3 薄透镜的位相调制 |
| 2.4 透镜的厚度函数 |
| 2.4.1 圆锥形凹面透镜 |
| 2.4.2 抛物面透镜 |
| 2.4.3 多阵元组合透镜 |
| 2.5 透镜声场的计算 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 声透镜聚焦声场的数值计算与分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 声透镜聚焦声场的计算结果与分析 |
| 3.2.1 单元锥面声透镜声场计算结果与分析 |
| 3.2.2 单元抛物面声透镜声场计算结果与分析 |
| 3.2.3 多阵元组合锥面透镜声场计算结果与分析 |
| 3.2.4 多阵元组合抛物面透镜声场计算结果分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 聚焦区域温度场分布数值计算与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 生物传热模型及其数值计算 |
| 4.2.1 组织的离散传热模型 |
| 4.2.2 生物传热的多孔体模型 |
| 4.2.3 Pennes类生物传热模型 |
| 4.2.4 考虑灌流组织内血管统计结构的模型 |
| 4.3 声场聚焦区域内温度场的分布估计 |
| 4.3.1 单元圆锥面声透镜焦域内温度分布 |
| 4.3.2 单元抛物面声透镜焦域内温度分布 |
| 4.3.3 多阵元锥面声透镜焦域内温度分布 |
| 4.3.4 多阵元抛物面声透镜焦域内组织温度分布 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 声透镜面形参数的优化设计 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 透镜面形参数的优化设计 |
| 5.2.1 单元锥面声透镜 |
| 5.2.2 单元抛物面声透镜 |
| 5.2.3 多阵元锥面组合声透镜(β_1＝β_2) |
| 5.2.4 多阵元锥面组合声透镜(β_1≠β_2) |
| 5.2.5 多阵元抛物面组合声透镜(n_1＝n_2) |
| 5.2.6 多阵元抛物面组合声透镜(n_1≠n_2) |
| 5.3 本章小结 |
| 总结 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
四、几类旋转圆弧式自聚焦换能器的声场特性分析（论文参考文献）
- [1]水声无源材料插入损失虚拟聚焦测量方法[J]. 吴登苍,王月兵. 声学学报, 2021(02)
- [2]用于神经传导阻滞的超声换能器的设计研究[D]. 黄磊. 重庆医科大学, 2020(12)
- [3]抛物面声镜对运动声源信号无多普勒畸变增益采集特性研究[D]. 殷敏. 安徽大学, 2020(07)
- [4]微悬臂梁微细超声制备及其机械特性研究[D]. 缪兴华. 南京航空航天大学, 2019(09)
- [5]圆柱类部件在线相控阵超声成像理论与技术的研究[D]. 金浩然. 浙江大学, 2017(12)
- [6]相控环形阵辐射声场特性分析[J]. 段文星,乔文孝,车小花. 测井技术, 2013(02)
- [7]基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮支撑技术研究[D]. 田丰君. 吉林大学, 2010(10)
- [8]微机电系统自聚焦压电声学换能器[D]. 祝捷. 武汉大学, 2010(10)
- [9]聚焦换能器的设计和声场的模拟[D]. 刘亚慧. 陕西师范大学, 2009(07)
- [10]多阵元聚焦超声透镜的研究及其优化设计[D]. 刘焱. 中国石油大学, 2008(07)