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超声手术刀换能器的谐振频率特性研究

来源:    作者:     发布时间:2013-03-28 11:54:39     点击数:

根据这些参数,用Matlab仿真得到超声换能器阻抗与谐振频率的关系曲线如图2所示.图中,z表示换能器的阻抗(见公式(5)).由图可见,当f<丘时,Z<0,电路呈容性.当f=Z时,换能器阻抗为0,即处于串联谐振状态.之后,随着工作频率的增加,电路又呈感性.直到厂=丘,换能器阻抗为OU,即处于并联谐振状态.之后电路又为容性,并在高于并联谐振处会再出现另一个串联谐振频率.

外加匹配电感后的工作特性当换能器工作在串联谐振频率时,尽管损耗电阻尺l较小,但却确实存在,因而换能器实际仍为容性负载,需要一电感与之谐调以抑制其产生的容抗分量的影响.在本实验中,我们构建了一个由电感、超声手术刀换能器和1千欧姆电阻串联的电路,其中串联电感为17.4mH,输入的交流电压为10V.当频率从19kHz到21kHz的变化过程中去测电阻上通过的电流的大小,即由图3中的离散点所示.再用Matlab仿真一条曲线,通过比较测试点与仿真曲线的关系,验证了我们对超声手术刀换能器的等效电路和电参数的设置基本符合实际.由于在前面公式推导的过程中忽略了超声手术刀换能器的动态电阻的大小,图中的一些离散点跟理想的仿真直线有所偏差.

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