用于实时三维超声成像的面阵探头设计与研究

发布时间：2020-07-22 13:34

【摘要】：与传统二维超声成像相比,实时三维超声成像技术能够提供更加直观和立体的影像学数据,在临床医学中具有更广阔的应用前景。面阵探头是实时三维超声成像系统中的核心部件,其性能好坏决定着成像质量的优劣。然而,面阵探头因阵元数目多、阵元尺寸小、阵元间距窄等特点而研制难度极大。所以开展关于面阵探头的设计与研究工作具有重要的学术价值和现实意义。相对于传统全连接的设计方案,行列寻址方式可以使一个N×N面阵探头的信号线连接数目从N2减少到2N,极大地降低了面阵探头的研制难度。已报道的基于行列寻址方式的面阵探头,由两层压电材料复合而成,一层发射一层接收,在一定程度上简化了研制工艺,但这种设计结构在牢固性和稳定性方面存在一定问题。本文以PZT-5H为压电材料,通过高精度切割技术与新型“引线”工艺,提出了一种在单层压电材料上实现行列寻址的面阵探头研制方法。本文主要设计与研制了阵元数576(24×24)、中心频率分别为3MHz和8MHz两种超声面阵探头。对于3MHz的面阵探头,阵元大小为220?m,切槽宽度为60?m,采用导电背衬和传统切穿压电片的研制工艺。对于8MHz的面阵探头,阵元大小为120?m,切槽宽度为47?m,采用不导电背衬和“不切穿”压电片的研制工艺。本文利用有限元仿真软件COMSOL Multiphysic对这种“不切穿”压电片的方案进行了模拟仿真,结果显示在切槽深度大于等于压电片厚度的四分之三时阵元的振动情形与“完全切割阵元”近似。器件的电学和声学性能测试结果表明,本文所研制面阵探头的均一性良好。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R445.1;TB559

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本文编号：2765884