摘要：匹配层对超声换能器的性能起着至关重要的作用,寻找合适的匹配层材料是换能器设计中的关键步骤。提出了一种基于环氧树脂-氧化铝复合材料的匹配层材料。首先,测试了不同配比的环氧树脂-氧化铝复合材料的声学性能,对比了其声学特性,并确定了材料的最佳配比。其次,研制了相应的换能器,分析该匹配层对换能器性能的影响,通过脉冲-回波方法测试了其性能参数。最后,基于四分之一波长匹配层原理对匹配层的厚度进行了优化。结果显示,环氧树脂中加入质量分数为60%的氧化铝粉末的匹配层对换能器的改善效果最佳,该方案减小了换能器接收回波的拖尾,接收回波的幅值提高至1136 mV(+104%),−6 dB带宽达到49.679%(+107%)。结果表明,氧化铝-环氧树脂混合材料可以提升换能器的声学性能,是较为理想的匹配层材料,在高频超声换能器的设计与应用中具有很好的应用前景。

摘要：光声内窥成像技术具有高分辨、高精准、功能成像等优点,是目前临床新型成像诊断技术研究的热点。然而,光声内窥成像技术受激光器安全能量阈值和光声换能器灵敏度的制约,现有的光声内窥成像技术大多无法兼顾高成像信噪比和小尺寸要求。为了解决光声信号回波能量低、光声图像信噪比差的问题,该文采用一种带有集成前端放大器的小尺寸的光声探头设计方案,其中心频率达到30 MHz,直径小于2.5 mm,通过仿体实验证明其仿体中的成像深度可达6.5 mm,横向成像分辨率可达144.9μm,纵向分辨率为111.1μm,尤其是,成像信噪比相较于对照组的传统光声换能器提高了11.5 dB。该文研究表明,前端集成放大光声探头能有效提高光声成像信噪比,改善成像质量,为提高光声内窥临床诊断精准度提供了新方法。

摘要：通过设计开展静爆实验,对土中浅埋爆炸成坑效应及影响因素进行研究。基于所获取的静爆试验数据,建立SPH-FEM数值模型,对土中浅埋爆炸过程及爆坑参数进行分析,验证SPH-FEM方法模拟土中浅埋爆炸的有效性。进一步通过数值计算对比,讨论了SPH-FEM方法与ALE方法在土中爆炸数值模拟过程中的异同、爆坑半径与炸药埋设深度的关系以及炸药量与爆坑体积的关系,并通过数学拟合得到了9.35 kg TNT条件下,炸药埋设深度与爆坑半径的经验曲线公式。研究表明:SPH-FEM方法较ALE方法模拟土中浅埋爆炸更加精细且计算效率更高。所建立的炸药埋设深度与爆坑半径的经验曲线公式可以有效预测浅埋爆炸的爆坑半径,且随着炸药埋设深度的增加,爆坑半径将先随之增大到峰值,之后爆坑半径将会随炸药埋设深度的增加而迅速减小。

摘要：超声内镜成像(Endoscopic Ultrasound Imaging,EUS)在临床中具有重要的作用,针对该成像系统的功能需求,设计并实现了一种将原始回波数据采集传输至计算机后,利用GPU(Graphic Processing Unit)作为主要单元进行计算的单阵元旋转式超声内镜系统。整个系统包括20MHz压电陶瓷材料换能器探头,前端处理模块,电机以及电机驱动模块,基于现场可变编辑门阵列(Field-Programmable Gate Array,FPGA)的数据采集与PCI-e数据传输接口,加速与成像算法部分。利用PDMS(Polydimethylsiloxane,聚二甲基硅氧烷)体模和离体猪胃组织进行了成像,验证了系统成像的性能。

摘要：超声内窥镜成像多使用传统聚焦超声成像技术,成像帧率较低,难以满足临床部分对成像速率要求较高的应用需要。在近年来的热点研究领域中,平面波超快速成像技术可以获得较高的成像帧率,并保证成像的质量。因此,该文提出一种基于微型线阵超声换能器的平面波超快速成像技术,并通过仿真计算和仿体实验验证了该方法的有效性。实验结果表明,应用在平面波超快速成像的微型换能器,设计时需要充分考虑阵元宽度与阵元个数的配合,才能获得良好的平面波成像效果。这为今后在介入式超声成像、超声内窥镜等环境下进行平面波超快速成像奠定了基础。