功率放大器在磁聲成像研究五自由度掃描裝置中的應用

實驗名稱：功率放大器在磁聲成像研究五自由度掃描裝置中的應用

研究方向：磁聲成像

實驗內容：磁聲成像是將磁場能量和電場能量轉化為超聲能量的一種成像方式。將樣本組織放于穩恒磁場中，并向樣本組織中通以頻率在超聲頻段的激勵電流，樣本組織中的電流在穩恒磁場作用下，發生機電耦合作用產生洛倫茲力，發出與激勵電流頻率相同的振動聲波，該聲波傳播到樣本組織周圍的超聲換能器處，被接收后轉化為電信號，經數據采集后進行后續成像處理。

實驗過程：研究設計了平移圓周掃描方式，對銅環樣本的聲信號進行檢測并對電導率分布進行初步重建。聲換能器的運動軌跡見圖4。平移圓周掃描方式主要包括了X軸向上的平移運動及樣本載物盤沿Z軸的圓周運動。運動控制步驟如下:將樣本放于樣本載物盤中心，調整Y軸方向上換能器距離樣本中心位置至合適距離Ｒ，調整Z軸方向上換能器中心與樣本處于同一高度。

平移圓周掃描運動軌跡示意圖

將調整X軸向上換能器至位置a，并以合適距離d為單位進行平移，直至位置b，此平移過程完成;之后將樣本載物盤旋轉角度α，旋轉完成后;換能器回到平移初始位置a’，仍以距離d為單位平移直至b’，平移過程完成，之后將樣本載物盤再次旋轉角度α。以此類推，直至完成設定的所有運動。同時，在換能器所在的每一位置進行數據采集和保存，用于后續的數據處理工作。

測試系統：由信號發生器產生激勵信號，通過功率放大器進行放大，將激勵信號加載到實驗樣本上。磁場與樣本組織內部電流密度發生磁聲耦合效應，產生聲信號，由聲換能器進行聲壓接收，并由安泰電子ATA-5620前置放大器放大，示波器進行顯示。聲換能器與樣本位置由步進電機控制，可進行五自由度運動，如下圖所示，包括聲換能器沿X軸向平移運動、Y軸向平移運動、Z軸向平移運動、沿Z軸旋轉，同時樣本載物盤可以沿Z軸旋轉，可實現平移、旋轉及螺旋型等不同掃描方式。