[發(fā)明專利]一種平面型全電子聚焦HIFU相控陣及其測試系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113188646A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王祥達(dá);李萍;郭甲;李建霖;何建方;滕世國
• 申請（專利權(quán)）人: 韶關(guān)東陽光自動化設(shè)備有限公司
• 主分類號: G01H3/12
• 分類號: G01H3/12;A61N7/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 劉俊

1.一種平面型全電子聚焦HIFU相控陣，其特征在于：包括M個平面型模塊，每個所述的平面型模塊有N×N個正方形陣元，所述的相控陣的發(fā)射超聲頻率為f₀，對應(yīng)生物軟組織中的波長為λ＝c_t/f₀，其中c_t表示生物軟組織中的聲速；相鄰兩個平面型模塊的中心點間距為H；相鄰兩個正方形陣元中心點間距為L；所述的相控陣的相位和振幅分別單獨控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣，其特征在于：所述的相控陣上的每個正方形陣元的發(fā)射聲壓為：

p_n＝p₀sin(ωt+θ_0n) (1)

其中，p₀表示每個換能器單元的發(fā)射聲壓幅值，θ_0n表示發(fā)射聲壓初始相位，下標(biāo)n代表相控陣的第n個正方形陣元。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣，其特征在于：采用基于聲線理論對每個正方形陣元進(jìn)行相位補償。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣，其特征在于：根據(jù)聲線理論，計算每個正方形陣元的相位補償為：

其中，ω₀＝2πf₀表示角頻率；(x_n,y_n,0)是第n個陣元中心點的坐標(biāo)；F(x_F,y_F,z_F)表示陣列前方空間內(nèi)選定的焦點；c_m表示超聲傳播介質(zhì)的聲速。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣，其特征在于：M為96個；所述的正方形陣元有8×8＝64個。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣，其特征在于：每個正方形陣元的尺寸為1.35×1.35mm²。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣，其特征在于：H為14.1mm，L為1.5mm。

8.一種測試系統(tǒng)，其特征在于：包括如權(quán)利要求1～7任一項所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣、第一智能終端、控制系統(tǒng)、水槽、水聽器、第二智能終端；

所述的水槽中裝有水，所述的平面型全電子聚焦HIFU相控陣安裝在水槽的底部；所述的水聽器懸浸在水中，且位于平面型全電子聚焦HIFU相控陣的上方；

所述的第二智能終端通過控制系統(tǒng)對平面型全電子聚焦HIFU相控陣進(jìn)行相位和幅度調(diào)控；

所述的第一智能終端通過水聽器獲取平面型全電子聚焦HIFU相控陣發(fā)射的超聲聲場數(shù)據(jù)信號。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的測試系統(tǒng)，其特征在于：所述的測試系統(tǒng)還包括步進(jìn)電機；所述的第一智能終端通過步進(jìn)電機控制水聽器的移動，實現(xiàn)測量不同位置的超聲聲場。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的測試系統(tǒng)，其特征在于：所述的測試系統(tǒng)還包括示波器，所述的示波器將接收水聽器的數(shù)據(jù)信號傳輸給第一智能終端進(jìn)行保存及處理。