Найти

Результаты поиска

• ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЙ ФОКУСИРУЮЩИЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

  А. Ю. Малыхин , А.В. Скрылёв , А. А. Панич

  2021-02-13

  Аннотация ▼

  Настоящее исследование выполнено на стыке двух направлений: инженерно-
  технологического и биомедицинского, в результате которого разработан терапевтиче-
  ский фокусирующий ультразвуковой преобразователь, предназначенный для выявления и
  неинвазивного лечения новообразований. Принцип действия заключается в излучении ульт-
  развуковых колебаний высокой интенсивности в пятно фокуса (High Intensity Focused Ultrasound
  – HIFU). Это позволяет точечно воздействовать на выбранные области и прово-
  дить абляцию воспалённых, либо чужеродных тканей без открытого хирургического вме-
  шательства. На основе характеристик пьезокерамических материалов, выпускаемых в
  Н ТБ «Пьезоприбор» выполнено математическое моделирование HIFU-преобразователя.
  Основу составляет пьезокерамический элемент, выполненный в форме тонкостенного
  сегмента сферы с центральным отверстием, изготовленный из пьезоматериала П П-35.
  Центральное отверстие диаметром 41,4 мм предназначено для датчика визуализации,
  выполняющего роль «наводчика» сфокусированного ультразвукового пучка. Принцип рабо-
  ты преобразователя заключается в следующем: фокусное пятно с максимальным акусти-
  ческим давлением находится в области, захватываемой УЗИ-совместимым датчиком.
  Изображение передаётся на монитор, после чего принимается решение на какие области и
  с какой интенсивностью воздействовать ультразвуковым преобразователем. Изучены
  амплитудно-частотные характеристики преобразователя. Получены зависимости актив-
  ной проводимости от частоты в свободном и нагруженном на воду состояниях. Измереныуровни акустического давления в пятне фокуса. Построены диаграммы распределения ин-
  тенсивности излучения в плоскости и в трехмерном пространстве, проведены работы по
  воздействию ультразвукового преобразователя на различные органические материалы и
  ткани: органическое стекло толщиной 10мм, мышечная ткань курицы. Получены зависи-
  мости силы воздействия от подводимой к преобразователю мощности, а также частоты
  задающего сигнала. Экспериментально показана возможность использования преобразо-
  вателя в составе комплекса HIFU-терапии. Сформулированы выводы о перспективах ис-
  пользования одноэлементных фокусирующих ультразвуковых преобразователей и много-
  элементных с распределённым пятном фокуса.

• ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ КРЕПЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЬЕЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ДАТЧИКА УСКОРЕНИЯ

  В.В. Янчич

  2021-07-18

  Аннотация ▼

  Исследования выполнены с целью получения данных, необходимых для повышения
  точности расчета и оптимизации конструкций пьезоэлектрических датчиков механиче-
  ских величин, которые широко используются для контроля, мониторинга и диагностики
  сложного оборудовании и инженерных сооружений в различных областях техники. Задача
  исследований состоит в изучении особенностей рабочих деформаций в пьезоэлектрическом
  электромеханическом преобразователе в области крепления к основанию датчика и оценке
  их влияния на основные метрологические характеристики. Объектом исследования являет-
  ся электромеханический преобразователь в виде цилиндрического монолитного блока из
  пьезоэлектрической керамики с отношением высоты к диаметру от 0,33 до 2, закреплен-
  ный на основании датчика, на которое воздействует поступательное ускорение вибраци-
  онных колебаний со стороны контролируемого объекта. С использованием программного
  пакета ANSYS Multiphysics исследована математическая модель преобразователя с двумя
  принципиально разными типами крепления  «свободно-скользящего» и «жесткого». При
  этом выявлен механизм поперечного механического шунтирования деформации преобразо-
  вателя в области границы жесткого креплении. Для количественной оценки влияния усло-
  вий крепления на характеристики преобразователя предложены «коэффициент влияния
  крепления» и формула для его определения при различных отношениях высоты к диаметру
  преобразователя. Для определения влияния крепления преобразователя в реальных конст-
  рукциях датчиков разработана методика и проведены экспериментальные исследования с
  учетом свойств используемых на практике конструкционных материалов и наиболее час-
  то применяемого упругого поджатия элементов. Установлено, что свойства материала
  основания и соотношения размеров преобразователя в реальной конструкции датчика мо-
  гут вызывать изменения его коэффициента преобразования по напряжению до 15 %, ко-
  эффициента преобразования по заряду до 22 %, электрической емкости до 9 % и частоты
  продольного резонанса до 16 %. Влияние граничных условий крепления снижается одновре-
  менно с возрастанием относительной высоты преобразователя. Экспериментально полу-
  чены данные для расчета коэффициента влияния крепления при выполнении основания
  датчиков из металлов с модулем упругости от 74 до 300 ГПа и плотностью от 2,7 до 17,5
  т/м3. Результаты проведенных исследований могут учитываться при конструировании
  пьезоэлектрических датчиков механических величин.