毫瓦級標準壓電超聲換能器的研制與性能測試.pdf

1、在超聲診斷和治療中，由于超聲功率過大可能引起人體細胞破壞性形變的空化效應，超聲診斷安全性逐漸成為醫(yī)用超聲的重要問題。在我國，計量部門主要采用毫瓦級或者瓦級超聲功率計來檢測各種醫(yī)用超聲設備的輸出功率，而超聲功率計則需要通過上一級計量部門進行定期檢定或校準，可見，超聲量值傳遞的準確性為超聲技術使用的可靠性提供了保障。
　　本文從壓電超聲換能器的工作原理出發(fā)，理論上分析了鈮酸鋰單晶材料的壓電機理，壓電振子的振動模式和壓電方程，并由壓電方

2、程推導出壓電換能器在厚度伸縮振動模式下的機電等效電路;在壓電材料的選擇方面，研究了鈮酸鋰單晶不同切割方向的振動特性和機電耦合系數(shù)，確定壓電晶片的最佳切型及振動模式;在壓電振子的設計方面，合理設計振子厚度與直徑的尺寸比例，并用濺射法在壓電振子表面鍍上金層電極薄膜;在換能器的制作方面，從換能器整體裝配和電極焊接角度出發(fā)，設計了超聲換能器的外殼，有效地降低了裝配難度。本文嚴格遵循“毫瓦級超聲功率計檢定規(guī)程”的要求，研制了標稱頻率為5MHz的標

3、準超聲換能器。
　　鈮酸鋰壓電超聲換能器的性能測試主要包括兩部分，分別為聲場特性測試和超聲輸出功率的標定。聲場特性測試原理為水聽器法，本文設計了確定換能器工作頻率的實驗，并測試了其在工作頻率下的聲場空間分布特性。按照毫瓦級標準超聲源的標定要求，在毫瓦級國家基準裝置上，采用輻射力天平法測量所研制的超聲換能器的輸出功率，并對實驗結果進行了不確定度評定。實驗結果表明，所研制的換能器滿足“毫瓦級標準超聲源”的要求，達到了預期設計指標，一定