星际争霸1.08版下载:測量人體溫度的雙脈沖超聲波傳感系統

時間:2016-2-20 12:06:00 來源:中國超聲波網 添加人:admin

星际争霸2新指挥官2019 www.gojda.icu   研究與探討測量人體溫度的雙脈沖超聲波傳感系統吳水才,夏雅琴,賈麗芹,彭見曙(北京工業大學生物醫學工程中心,北京100022)系統,其工作原理如下:在同步控制脈沖的作用下,泵波和探測波激勵電路同時產生激勵脈沖送往雙超聲探頭,超聲探頭發出同軸傳輸的探測波和泵波,被泵波調制的探測波經。

  常規超聲探頭結構圖壓電晶片在激勵電壓作用下產生機械振動,發出超聲波信號,透過前匹配層,進入介質。通常情況下,壓電晶片的特性聲阻抗比水高得多,這使得出入傳播介質時的能量耦合很差。為解決這個問題,通常要在壓電晶片前加1/4波長或1/2波長的匹配層,匹配層還同時為換能器電極提供了機械?;?,匹層的主要作用是大限度地吸收由壓電晶片產生的背向能量,使得后向傳播的超聲散射或反射再回傳到壓電晶片前被完全吸收,因此,要求仔細設計背襯匹配層的形狀和材料。如果要產生和檢測固定聲頻率的連續波或長脈沖波,應該采用品質因數高的壓電材料,并采用空氣做背襯;如果要產生和檢測短脈沖波,應采用與壓電晶片聲阻抗完全匹配的材料做背襯。本文采用后一種,即短脈沖的探測波。

  2.2雙脈沖超聲探頭雙脈沖超聲探頭實際上是在一個探頭中裝有兩個常規超聲換能器,一個用于產生高頻探測波,另一個用于產生低頻加壓波(泵波)為了實現對高頻探測脈沖波的同軸調制,在高頻換能器外周安裝一個環行低頻換能器,它的主要作用是為高頻換能器發出的超聲波造成一個大幅度的聲壓。為了解決兩個超聲換能器安裝的同軸問題和對稱問題,將兩個換能器集成在一起,做成一個新型的雙超聲換能器,這樣可以避免每次測量時對換能器進行同軸調整,克服每次測量由于調整換能器之間相對位置而引入的誤差,從而保證兩列超聲波的同軸傳播,給出了,該雙超聲換能器的結構圖配層要不相潮濕惠能防止產生空氣膜1.背襯匹配blishingHouse.Allri;低頻泵波換能器中心頻率為550kHz,等效于內凹的環形結構,外徑40mm,內徑20mm,曲率半徑100mm;高頻探測波換能器中心頻率為3.3MHz,直徑13mm.由于探測脈沖換能器與泵波換能器在空間同軸設置,使得探測脈沖換能器和泵波換能器產生的超聲脈沖波沿軸向在介質中傳播并疊加。探測波被泵波調制并被檢測介質反射,其回波被探測脈沖換能器接收。成品后的雙超聲探頭其結構剖面如所示,在所設計的雙超聲探頭中兩個換能器前都加了聚苯乙烯透鏡,使得高頻換能器有一定的聚焦作用,而低頻換能器前透鏡也使得低頻換能器作為一個整體有一定的曲率。

  雙脈沖超聲波探頭結構剖面圖利用雙超聲脈沖法測量介質溫度,要求探測波的平面,實際上不可能實現,但當聲源的尺寸比波長大的多時,可以近似地認為它是平面波源。所研制的雙超聲探頭在每個換能器前都加有透鏡,滿足一定的曲率,在近似情況下,有A=換能器長(A稱為換能器的瑞利距離,定義為輻射面積除以聲波波長,它是衡量近場的主要參數。)當超聲波在距離小于△范圍內傳播時,可以近似認為是按照平面波的規律傳播,超過這個距離,則波必須按照球面波的傳播規律來處理。對于550kHz的泵波,波長A=f= 10―3m(注:因為用水作為超聲波的傳播耦合介質,所以取聲速C=入本探頭的測量范圍12m)都處在它們的瑞利距離內,因此超聲探頭所產生的探測波和泵波都可以近似看成是平面波,從而滿足了應用要求。

  3實驗與結果為了檢驗雙超聲探頭和整個傳感系統的性能,進行了實驗測試。給雙超聲探頭同時加泵波和探測波激勵脈沖,采集到的超聲回波信號波形如所示。在中,近似于正弦波的波形為泵波。從的長期健康監測;(2)疲勞損傷:測量結構的動態應變時,傳感器、粘貼膠的疲勞壽命能否滿足長期監測的要求,有待驗證;大變形:災難性地震下,結構的變形較大,F―P傳感器的變形能力決定于外殼毛細玻璃管的變形能力,顯然兩者相差甚遠;(4)溫度范圍:一P傳感器的高溫軟化、低溫脆化特性嚴重地阻礙了它的使用溫度范圍;(5)成本高:加工工藝要求過高導致的成本太高,光纖F―P應變傳感器應用于普通結構尚有距離。

  6結語光纖F―P應變傳感器是一種新型的傳感器,雖然它在土木工程領域處在初始階段,尚存一些問題,但是它具有不受電磁干擾、測量精度高、單端輸入輸出、可以用于比較惡劣的工程環境,尤其人不易接近的結構部位等優點,吸引人們進一步探索。致謝本文得到北京歐美大地公司黃興鵲經理的幫助,表示深深的感謝。

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