高強(qiáng)度聚焦超聲功率源的電磁兼容性與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、高強(qiáng)度聚焦超聲(HIFU)治療技術(shù)是一種備受關(guān)注的無(wú)創(chuàng)治療新技術(shù)，具有無(wú)創(chuàng)性、靶向性、和無(wú)電離輻射等優(yōu)點(diǎn)，被列為重要科技前沿問題之一。我國(guó)在HIFU治療設(shè)備的研發(fā)與臨床應(yīng)用處于世界領(lǐng)先水平，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HIFU治療設(shè)備已出口至世界上多個(gè)國(guó)家，取得了很好的臨床療效。HIFU治療設(shè)備的電磁兼容性是關(guān)系到患者生命安全的重要安全性能指標(biāo)，國(guó)際上一般采取強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)的方式來(lái)規(guī)定HIFU治療設(shè)備的電磁兼容性能，我國(guó)的YY0505標(biāo)準(zhǔn)也

2、于2014年開始逐步實(shí)施。提高HIFU治療系統(tǒng)的電磁兼容性對(duì)于保障HIFU治療的安全性、推動(dòng)HIFU治療技術(shù)的健康發(fā)展具有十分重要的意義。
　　本文圍繞HIFU功率源的電磁兼容性問題，重點(diǎn)研究了HIFU功率源的電路設(shè)計(jì)與優(yōu)化、負(fù)載阻抗變化對(duì)功率源工作性能的影響分析和HIFU功率源的電磁兼容設(shè)計(jì)與測(cè)試等三個(gè)方面的問題。首先設(shè)計(jì)研制了基于E類功率放大器的HIFU功率源，并對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，以保證功率源工作在最優(yōu)工作狀態(tài)。此外，針對(duì)

3、HIFU功率源在變負(fù)載條件下的工作性能進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析，確定負(fù)載在一定范圍內(nèi)變化時(shí)輸出功率、工作效率、開關(guān)管應(yīng)力的范圍。最后對(duì)HIFU功率源進(jìn)行了電磁兼容設(shè)計(jì)，并通過實(shí)際電磁兼容測(cè)試對(duì)設(shè)計(jì)樣機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證。
　　本文取得的主要研究成果有:
　　(1)設(shè)計(jì)了基于E類功率放大器的HIFU功率源，其工作頻率為1.05MHz，輸出功率為10W，使用Saber軟件對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行了仿真優(yōu)化，優(yōu)化了輸出波形質(zhì)量，提高了電路的工作效率。

4、　　(2)分析了負(fù)載阻抗變化對(duì)E類超聲功率放大器工作特性的影響，建立負(fù)載阻抗與輸出功率、輸出效率的數(shù)學(xué)模型，并對(duì)變負(fù)載條件下開關(guān)器件的應(yīng)力進(jìn)行了分析，最后確定了E類功率放大器的負(fù)載阻抗變化容許范圍。
　　(3)針對(duì)HIFU功率源的電磁干擾問題設(shè)計(jì)了高頻電流探頭用于測(cè)量電源干擾電流與輸出電流，設(shè)計(jì)了電磁屏蔽機(jī)箱，有效減小了功率源的輻射干擾;對(duì)電路進(jìn)行優(yōu)化以減小輸出諧波干擾，并在標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容實(shí)驗(yàn)室對(duì)HIFU功率源樣機(jī)進(jìn)行了傳導(dǎo)和輻射發(fā)