關(guān)于超聲技術(shù)

超聲技術(shù)是一種應(yīng)用廣泛的新技術(shù)，已經(jīng)在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、科學(xué)研究等眾多領(lǐng)域得到了良好應(yīng)用。而功率放大器作為超聲相關(guān)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)所需儀器，在超聲領(lǐng)域研究中起著至關(guān)重要的作用。本次Aigtek安泰電子將過(guò)往部分超聲領(lǐng)域方向的實(shí)驗(yàn)案例編輯為合集，希望能對(duì)從事超聲領(lǐng)域研究的工程師們有所幫助。

方向一：超聲無(wú)損檢測(cè)

超聲無(wú)損檢測(cè)（Ultrasonic Nondestructive Testing，簡(jiǎn)稱UT）是一種常用的材料及構(gòu)件內(nèi)部缺陷檢測(cè)技術(shù)。它利用超聲波在材料中傳播的特性，通過(guò)接收回波信號(hào)來(lái)檢測(cè)材料內(nèi)部的缺陷情況。

▼高壓放大器在孔道灌漿非線性超聲測(cè)試中的應(yīng)用

本實(shí)驗(yàn)利用非線性超聲波法，依據(jù)超聲波在入射到混凝土后產(chǎn)生的各種非線性超聲現(xiàn)象，此現(xiàn)象主要包括高階諧波、聲共振頻率漂移和混頻調(diào)幅下的旁頻等，來(lái)對(duì)混凝土的缺陷和損傷進(jìn)行識(shí)別，該法在檢測(cè)材料的微小缺陷方面的靈敏程度比常規(guī)線性超聲法更高，更容易識(shí)別。

▼功率放大器在Lamb波的耐壓結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究中的應(yīng)用

本實(shí)驗(yàn)根據(jù)耐壓結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套耐壓結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別系統(tǒng)，在不考慮環(huán)境噪聲的情況下，利用壓電傳感器實(shí)時(shí)激發(fā)Lamb波并監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)響應(yīng)，經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)收集和處理，從而判斷損傷參數(shù)，當(dāng)有損傷產(chǎn)生時(shí)，結(jié)構(gòu)會(huì)因此產(chǎn)生不連續(xù)性從而導(dǎo)致波在傳遞過(guò)程中發(fā)生散射和折射，從而導(dǎo)致波形發(fā)生變化，進(jìn)而通過(guò)分析來(lái)確定其中包含的損傷信息。

方向二：超聲霧化

超聲霧化技術(shù)是一種利用超聲波能量產(chǎn)生微細(xì)液滴的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)、材料科學(xué)等領(lǐng)域。在超聲霧化過(guò)程中，功率放大器扮演著關(guān)鍵的角色，它能提供足夠的能量來(lái)驅(qū)動(dòng)超聲發(fā)射裝置，實(shí)現(xiàn)有效的霧化效果。

▼功率放大器在微孔壓電超聲霧化效果影響中的應(yīng)用

本實(shí)驗(yàn)為明確液體物理性質(zhì)等對(duì)微孔壓電超聲霧化效果的影響，搭建了微孔壓電超聲霧化效果測(cè)試系統(tǒng)，測(cè)量液體的表面張力、黏度、微孔直徑、驅(qū)動(dòng)頻率、驅(qū)動(dòng)電壓等對(duì)壓電微孔超聲霧化霧滴粒徑、霧化流量的影響，并分析霧化效果的變化趨勢(shì)。

方向三：超聲電機(jī)驅(qū)動(dòng)

超聲電機(jī)是一種利用超聲波振動(dòng)產(chǎn)生機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)或線性運(yùn)動(dòng)的電器設(shè)備。它利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，將高頻交流電轉(zhuǎn)換為金屬?gòu)椥泽w的超聲振動(dòng)，然后通過(guò)摩擦傳動(dòng)將超聲振動(dòng)轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)子或動(dòng)子的旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng)，被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

▼功率放大器在復(fù)合超聲電機(jī)正反向運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

本實(shí)驗(yàn)用單路特殊激勵(lì)信號(hào)（由頻率比為1:2兩個(gè)正弦波形疊加而成）驅(qū)動(dòng)彎彎復(fù)合超聲電機(jī)，測(cè)試其驅(qū)動(dòng)足的運(yùn)動(dòng)軌跡和樣機(jī)基本輸出特性，驗(yàn)證基于8字形振動(dòng)軌跡的超聲電機(jī)的工作原理的可行性。

方向四：超聲加工

超聲加工是利用超聲波作用于材料表面或內(nèi)部的過(guò)程，借助超聲波的機(jī)械振動(dòng)能量來(lái)實(shí)現(xiàn)加工目的。在制造業(yè)中，它多用于金屬、陶瓷、玻璃等材料的切割、磨削、打磨等加工過(guò)程。

▼功率放大器在超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用

本實(shí)驗(yàn)旨在，根據(jù)已有聚氨酯微孔陣列沖裁裝置設(shè)計(jì)配套的超聲模塊進(jìn)行超聲輔助聚氨酯微孔陣列沖裁實(shí)驗(yàn)，總結(jié)超聲振動(dòng)的優(yōu)化作用，驗(yàn)證其一般性優(yōu)化規(guī)律。

▼功率放大器在橢圓超聲輔助機(jī)械拋光中的應(yīng)用

本實(shí)驗(yàn)旨在，通過(guò)在一大塊壓電陶瓷上分割電極，實(shí)際上起到四片壓電陶瓷并列排放的效果，電極的材料為Ag，功率放大器驅(qū)動(dòng)壓電陶瓷通過(guò)鍍膜的方法鍍?cè)趬弘娞沾杀砻?，壓電陶瓷?04不銹鋼基體通過(guò)環(huán)氧樹脂膠粘接，實(shí)現(xiàn)振動(dòng)的傳遞。

▼基于壓電換能器的柔性電極加工實(shí)驗(yàn)中功率放大器的應(yīng)用

本實(shí)驗(yàn)旨在，利用功率放大器對(duì)驅(qū)動(dòng)電壓的放大實(shí)現(xiàn)壓電換能器的高效率機(jī)械振動(dòng)，從而達(dá)到將石墨碾壓到柔性硅膠薄膜表面形成電極的目的。

方向五：超聲成像

超聲成像是一種無(wú)創(chuàng)檢查方法，通過(guò)超聲波的傳播和反射原理獲取人體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影像。功率放大器能夠提供足夠的功率輸出，使超聲波能夠穿透不同密度和厚度的組織以獲取清晰的圖像。

▼功率放大器在超聲探測(cè)磁聲成像方法中的應(yīng)用

為檢測(cè)早期的惡性腫瘤，此次實(shí)驗(yàn)提出一種基于低頻磁激勵(lì)與主動(dòng)式超聲探測(cè)磁聲成像方法，引入彩色多普勒成像技術(shù)，對(duì)洛倫茲力引起的組織振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)。主動(dòng)檢測(cè)可以使用低頻信號(hào)作為激勵(lì)，可提升能量轉(zhuǎn)化率。

方向六：超聲聚焦

超聲聚焦就是利用超聲波作為能源，將很多束超聲波從體外發(fā)射到身體里去，在發(fā)射透射過(guò)程中間發(fā)生聚焦，聚焦在一個(gè)點(diǎn)即腫瘤上，通過(guò)聲波和熱能轉(zhuǎn)化，在0.5～1秒內(nèi)形成一個(gè)70℃～100℃高溫治療點(diǎn)。

▼射頻功率放大器在超聲實(shí)現(xiàn)離體腫瘤細(xì)胞研究的應(yīng)用

細(xì)胞磺性標(biāo)記所采用的標(biāo)記物多為超順磁氧化鐵(SPIO)納米微粒，由于細(xì)胞膜表面和SPIO表面都帶負(fù)電荷，二者相互排斥，細(xì)胞在自然狀態(tài)難以攝取氧化鐵顆粒。葡聚糖包被的超小型超順磁納米粒子是目前應(yīng)用最為廣泛的磁共振成像對(duì)比劑，而使用體積大些的葡聚糖包被的SPIO標(biāo)記細(xì)胞時(shí)胞質(zhì)內(nèi)Fe顆粒較顆粒小者多，標(biāo)記效果好。