18、超声诊断与人体3D重建技术研究

超声诊断与人体3D重建技术研究

超声传感器的开发与测试

在超声诊断中，超声波的源和接收器是关键工作元件。为开展相关实验研究，决定自主开发和制造传感器，以适应具体任务并消除测量系统中的“黑箱”。

• 传感器的研制 ：基于直径约6mm、厚度约0.6mm的钛酸钡压电陶瓷圆盘换能器，开发了几种传感器。在传感器结构开发过程中，需解决两个主要问题：
  1. 确保传感器触点完全隔离，因为测量是在导电环境中进行。通过对换能器和触点进行多层涂漆解决该问题，不过有一种将换能器用环氧树脂倒入传感器主体的方法，会对超声振动幅度产生负面影响。
  2. 创建屏蔽结构，使传感器免受电磁波影响，排除干扰和其他场对测量的干扰。为此制作了几种铜制主体，主体由平板基板和圆柱形部分组成，压电元件安装在圆柱形部分。在基板和压电元件之间使用橡皮泥和密封剂作为阻尼器，并将同轴电缆的编织层焊接到主体以确保接地。
• 传感器的测试 ：开发的传感器在连续、脉冲、混合等各种操作模式下进行了测试。测量了传感器的频率响应，发现其共振频率为4MHz。还对传感器辐射的方向性进行了实验研究，发现在5mm至30cm的距离范围内，超声波的发散角极小，能提供定向“窄”辐射。

超声诊断实验

• 实验阶段与介质 ：实验研究分两个阶段，第一阶段用液压介质模拟液态金属介质，简化实验过程并可采用光学方法进行替代控制；第二阶段在液态金属中进行实验，考虑液态金属介质的特性。向介质中注入气泡作为相不均匀性