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医学超声成像压电换能器探头的研究

作 者: 熊贵
导 师: 姜胜林
学 校: 华中科技大学
专 业: 微电子与固体电子学
关键词: 超声成像 超声换能器 压电陶瓷 仿真 匹配层
分类号: TN384
类 型: 硕士论文
年 份: 2010年
下 载: 68次
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内容摘要


压电材料的压电效应和逆压电效应更够实现机械能与电能的转换,因而可以通过将压电材料在高频电信号的激励下产生高频振动,激发出超声波,可以通过压电材料接收超声波转换成电信号,从而实现医学超声成像。本文的主要研究内容如下:1.采用传统的固相合成法合成PZT-PMN压电陶瓷。通过对材料的钙钛矿结构A位和B位采用掺杂Sr、Ni和La改性的方法,改善材料的性能。结果表明在1230℃烧结,当NiO的含量为0.1 wt%,La2O3的含量为0.7 wt%时,相对介电常数εr =4264,介电损耗tanδ=2.08%,压电常数d33=641 PC/N。2.采用流延热压法研究了0-3型复合压电材料。通过0-3型复合,制备声阻抗较低的压电材料是研究的主要目的。结果表明:当陶瓷相含量达到60%体积含量时,压电常数d33达到43 PC/N,相对介电常数达到200以上。复合材料的声阻抗小于14 MRayls,远小于陶瓷材料。3.通过理论分析和软件仿真,研究了压电超声换能器器件的脉冲回波响应,重点研究了匹配层对压电超声换能器的影响。结果表明当匹配层的声阻抗为6 MRayls,匹配层的厚度为0.25λ时,器件的脉冲回波响应的幅值最高达到0.0035,器件-6 dB的带宽约为中心频率(3 MHz)的50%。4.通过对超声换能器器件参数对性能影响的分析,拟定超声换能器的设计步骤,根据设计的制作工艺,制作超声换能器。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
一 绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 压电陶瓷发展概况  9-12
  1.3 压电复合材料及发展概况  12-15
  1.4 超声成像发展现状  15
  1.5 选题的目的和意义  15-16
  1.6 选题的研究内容  16-17
二 压电敏感元材料的制备  17-32
  2.1 引言  17-18
  2.2 Sr 的含量对PZT-PMN 的影响  18-21
  2.3 Ni、La 的含量对PZT-PMN 的影响  21-24
  2.4 0-3 型复合压电材料  24-31
  2.5 本章小结  31-32
超声换能器理论及仿真  32-46
  3.1 引言  32
  3.2 压电学理论  32-34
  3.3 超声学理论  34-38
  3.4 超声换能器仿真  38-45
  3.5 本章小结  45-46
四 超声换能器制作及性能  46-55
  4.1 引言  46
  4.2 超声换能器探头的设计  46-49
  4.3 超声换能器制作工艺流程  49-52
  4.4 超声换能器性能  52-54
  4.5 本章小结  54-55
五 结论  55-57
致谢  57-59
参考文献  59-63
附录 攻读硕士学位期间发表论文  63

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 半导体技术 > 铁电及压电器件
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