功率放大器在超声领域研究中的应用

 

关于超声技术

超声技术是一种应用广泛的新技术，已经在医学、工业、科学研究等众多领域得到了良好应用。而功率放大器作为超声相关实验系统所需仪器，在超声领域研究中起着至关重要的作用。本次Aigtek安泰电子将过往部分超声领域方向的实验案例编辑为合集，希望能对从事超声领域研究的工程师们有所帮助。

 

方向一：超声无损检测

超声无损检测（Ultrasonic Nondestructive Testing，简称UT）是一种常用的材料及构件内部缺陷检测技术。它利用超声波在材料中传播的特性，通过接收回波信号来检测材料内部的缺陷情况。

 

 

▼高压放大器在孔道灌浆非线性超声测试中的应用

 

本实验利用非线性超声波法，依据超声波在入射到混凝土后产生的各种非线性超声现象，此现象主要包括高阶谐波、声共振频率漂移和混频调幅下的旁频等，来对混凝土的缺陷和损伤进行识别，该法在检测材料的微小缺陷方面的灵敏程度比常规线性超声法更高，更容易识别。

 

▼功率放大器在Lamb波的耐压结构损伤识别研究中的应用

本实验根据耐压结构的结构特点，设计了一套耐压结构损伤识别系统，在不考虑环境噪声的情况下，利用压电传感器实时激发Lamb波并监测结构响应，经过数据收集和处理，从而判断损伤参数，当有损伤产生时，结构会因此产生不连续性从而导致波在传递过程中发生散射和折射，从而导致波形发生变化，进而通过分析来确定其中包含的损伤信息。

 

方向二：超声雾化

超声雾化技术是一种利用超声波能量产生微细液滴的技术，广泛应用于医学、生物科学、材料科学等领域。在超声雾化过程中，功率放大器扮演着关键的角色，它能提供足够的能量来驱动超声发射装置，实现有效的雾化效果。

 

 

▼功率放大器在微孔压电超声雾化效果影响中的应用

本实验为明确液体物理性质等对微孔压电超声雾化效果的影响，搭建了微孔压电超声雾化效果测试系统，测量液体的表面张力、黏度、微孔直径、驱动频率、驱动电压等对压电微孔超声雾化雾滴粒径、雾化流量的影响，并分析雾化效果的变化趋势。

 

方向三：超声电机驱动

超声电机是一种利用超声波振动产生机械转动或线性运动的电器设备。它利用压电陶瓷的逆压电效应，将高频交流电转换为金属弹性体的超声振动，然后通过摩擦传动将超声振动转化为转子或动子的旋转或直线运动，被广泛应用于各个领域。

 

 

▼功率放大器在复合超声电机正反向运动中的应用

本实验用单路特殊激励信号（由频率比为1:2两个正弦波形叠加而成）驱动弯弯复合超声电机，测试其驱动足的运动轨迹和样机基本输出特性，验证基于8字形振动轨迹的超声电机的工作原理的可行性。

 

方向四：超声加工

超声加工是利用超声波作用于材料表面或内部的过程，借助超声波的机械振动能量来实现加工目的。在制造业中，它多用于金属、陶瓷、玻璃等材料的切割、磨削、打磨等加工过程。

 

 

▼功率放大器在超声辅助聚氨酯微孔阵列冲裁实验中的应用

本实验旨在，根据已有聚氨酯微孔阵列冲裁装置设计配套的超声模块进行超声辅助聚氨酯微孔阵列冲裁实验，总结超声振动的优化作用，验证其一般性优化规律。

 

▼功率放大器在椭圆超声辅助机械抛光中的应用

本实验旨在，通过在一大块压电陶瓷上分割电极，实际上起到四片压电陶瓷并列排放的效果，电极的材料为Ag，功率放大器驱动压电陶瓷通过镀膜的方法镀在压电陶瓷表面，压电陶瓷和304不锈钢基体通过环氧树脂胶粘接，实现振动的传递。

 

▼基于压电换能器的柔性电极加工实验中功率放大器的应用

本实验旨在，利用功率放大器对驱动电压的放大实现压电换能器的高效率机械振动，从而达到将石墨碾压到柔性硅胶薄膜表面形成电极的目的。

 

方向五：超声成像

超声成像是一种无创检查方法，通过超声波的传播和反射原理获取人体内部结构的影像。功率放大器能够提供足够的功率输出，使超声波能够穿透不同密度和厚度的组织以获取清晰的图像。

 

 

▼功率放大器在超声探测磁声成像方法中的应用

为检测早期的恶性肿瘤，此次实验提出一种基于低频磁激励与主动式超声探测磁声成像方法，引入彩色多普勒成像技术，对洛伦兹力引起的组织振动进行检测。主动检测可以使用低频信号作为激励，可提升能量转化率。

 

方向六：超声聚焦

超声聚焦就是利用超声波作为能源，将很多束超声波从体外发射到身体里去，在发射透射过程中间发生聚焦，聚焦在一个点即肿瘤上，通过声波和热能转化，在0.5～1秒内形成一个70℃～100℃高温治疗点。

 

▼射频功率放大器在超声实现离体肿瘤细胞研究的应用

细胞磺性标记所采用的标记物多为超顺磁氧化铁(SPIO)纳米微粒，由于细胞膜表面和SPIO表面都带负电荷，二者相互排斥，细胞在自然状态难以摄取氧化铁颗粒。葡聚糖包被的超小型超顺磁纳米粒子是目前应用最为广泛的磁共振成像对比剂，而使用体积大些的葡聚糖包被的SPIO标记细胞时胞质内Fe颗粒较颗粒小者多，标记效果好。