Квашнин С.Е., Нестеров А.В. - Медицинские ультразвуковые электроакустические преобразователи (1040526), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Провести обезразмеривание системыуравнений. Составить программу расчета частотных характеристик УЗКСдля холостого хода и работы под нагрузкой (Зависимости: амплитудыколебаний рабочего окончания, коэффициента усиления, модуля входногомеханического импеданса, модуля и фазы электрического импедансаЭАП, потребляемой электрической мощности – от частоты).5.Оттестироватьподпрограммы.разработаннуюРезультатыпрограммутестированияиотдельныевключитьвеерасчетно-пояснительную записку.6. Получить с использованием разработанной и оттестированнойпрограммытребуемыевзаданииамплитудно-ифазочастотныехарактеристики УЗКС на холостом ходу и под нагрузкой в диапазоне16частот - ±1 кГц и ±6 кГц по отношению к частоте рабочего резонансаУЗКС на холостом ходу.7.
Вычислить значение амплитуды колебательной скорости на свободномторце ЭАП на рабочем резонансе. Откорректировать результаты,полученные в п. 2 и п. 3, в соответствии с вычисленным значениемамплитуды колебательной скорости на свободном торце ЭАП.8. Выполнить расчет электрической стороны ЭАП.а) Определить для магнитострикционных преобразователей:•количество витков обмотки возбуждения и подмагничивания;•сечение проводов обмотки;•токи, протекающие через обмотку;•потери на магнитный гистерезис, вихревые токи и джоулевнагрев,•изменить в случае необходимости геометрические размерыЭАП и вновь выполнить расчет механической стороны ЭАП (всоответствии с п. 2).б) Определить для пьезокерамических преобразователей напряжение наобкладкахпьезопреобразователянарабочейрезонанснойчастоте.Сравнить с пробивным напряжением и в случае необходимости изменитьтолщину пьезокерамических пластин, после чего повторить расчет всоответствии с п.2.9.
Проанализировать полученные результаты.Оформить пояснительную записку.ЛитератураОсновная1. Квашнин С.Е. Теория, расчет и проектирование низкочастотныхультразвуковых медицинских инструментов.- М.: МГТУ, 1989, 36 с.172. Квашнин С.Е. Теория, расчет и проектирование медицинской техники:Методическое указания.
- М.:МВТУ, 1987. - 16 с.3. Квашнин С.Е. Ультразвуковые электроакустические преобразователи иволноводы-инструменты для медицины. - М.: МГТУ, 1999, 52 с.4. Квашнин С.Е. Медицинские ультразвуковые акустические системы дляхирургии и терапии. - М.: МГТУ, 2000, 28 с.5. Валишвили Н.В.
Методы расчета оболочек вращения на ЭЦВМ.- М.:Машиностроение, 1976,- 280с.6. Прочность. Устойчивость. Колебания: Справочник в 3-х томах /Подред. И.А.Биргера, Я.Г.Пановко, т.3. - М.:Машиностроение, 1968. - С. 342369.7. Вибрации в технике : Справочник в 6-ти т.// т.1 Колебания линейныхсистем.// п/р.
Болотина В.В.- М.: Машиностроение, 1978.- 352с.8. Бидерман В.Л. Прикладная теория механических колебаний. - М.:Высшая школа, 1977. - 416 с.9. Николаев Г.А., Лощилов В.И. Ультразвуковая технология в хирургии. М.:Медицина, 1980. - 272 с.10. Ультразвуковые преобразователи /под ред. Е.Кикучи: Пер.с англ. М.:Мир. 1972. - 424 с.11.
Ультразвук: Маленькая энциклопедия. М.:Советская энциклопедия,1979. - 400 с.12. Фаронов В.В. Программирование на персональных ЭВМ в средеТурбо-Паскаль, М.: МГТУ, 1990.Дополнительная1. Писаренко Г.С., Яковлев А.П., Матвеев В.В. Вибропоглощающиесвойства конструкционных матеоиалов: Справочник. Киев: НауковаДумка, 1971.182.КвашнинС.Е.Особенностипроектированияультразвуковыхмедицинских инструментов.- Ультразвук и другие виды энергии вхирургии //Тр.МВТУ N 517, с.19-34.3. Березовский В.А.
и др. Биофизические характеристики тканей человека:Справочник, Киев, 1990.4. Пановко Я.Г. Внутреннее трение при колебаниях упругих систем.- М.:Физматгиз, 1960,- 193с.5. Биргер И.А. Стержни, пластины, оболочки.- М.: Физматлит, 1992,- 392с.6. Кажис Р.И. Ультразвуковые информационно-измерительные системы. Вильнюс: Мокслас, 1986. - 216 с.7.
Квашнин С.Е. К вопросу проектирования акустических узлов напьезокерамике для общей хирургии /Проблемы инженерной медицины. М.; 1986. - с.144-153.8.ФорсайтДж.,Малькольм,МоулерК.Машинныеметодыматематических вычислений /перев. С англ., М.: Мир, 1980.9. Библиотека алгоритмов: Справочное пособие. Вып.1,2,3,4 /Под ред.М.И.
Агеева.- М.: Радио и связь, 1981. - 184 с.10. Применение ультразвука в медицине: Физические основы: Пер. Сангл. / Под ред. К.Хилла.- М.: Мир, 1989.19Приложение 1Технические характеристики магнитострикционных материаловХимический состав%Магнитострикциянасыщения10-6Скоростьзвука103м/сПлотность103кг/м3Удельноеэлектрическоесопротивление-610 Ом/мКоэффициентэлектромеханическойсвязиНикель> 98- 404.858.70.070.250,06750600.61Сплав NiFeПермаллойСплав 49КФПермендюрСплав AlFeАлферМК FeAlмикрокрист.ФерритNi-40, Fe-60254.058.20.750.17--2300.45Co–49, V-2, Fe-49905.28.20.340.500,46002002.4Al – 14405.06.61.20.260,033001901.2Al –12705.06.71.20.40--2001.2Ni-Cu-CoFerrit-305.65.1>4*1060.27-2000120.31TbxDy1-xFey0.27<x<0.30,1.9<y<215001.89.250.580.75--61.08МатериалТерфенолТанген Механ Магни Индукцисическтнаяямагнитаяпрониц насыщенныхдоброт аемостияпотерь ностььТ20ПКР-7МПКР-7ЦТСтБС-1PZT-5HЦТСНВ-1ПКР-12ЦТС-19МAPC-850PZT-5ЦТБС-3ЦТБС-7ПКР-22ЦТС-19APC-841ПКР-875507500730027502500260076007700775072007180285077407600117108161716.916.3631215411132003300295010976936316.411.115.818.521.317.960855065601300808018.87513.9 350160175016.8501400200017.521.52.72.0-9.01.9-9.00.350.852.51.41.2-3.51.0-3.50.3-0.920.350.35-50003500400034002200760610600 275590 274425 1652000190041541040037436033035033030029017002400162021001600140016.97.719.48.218017517115814024.42624.816.823.116.912.411.47.79.61501092225.59.910.51.88-0.52.15-0.72.01-0.7175220170193250285300360365180210240290320325Статическая прочность наразрыв, МПаТемпература Кюри, Сh31, ГВ/мh33, ГВ/мПьезомодуль g31, мхм/КПьезомодуль g33, 10^-3мxм/KОтносительнаядиэлектрическаяпроницаемость eps33TПьезомодуль d33, 10^-12м/ВПьезомодуль d31, 10^-12м/ВТангенс диэлектрическихпотерь, %Механическая добротностьУпругая податливостьSE33, ТПа^-1Упругая податливостьSE11, ТПа^-1Модуль Юнга, YE33, ГПаМодуль Юнга, YE11, ГПаСкорость звука, м/cПлотность, кг/м^3МаркаТехнические характеристики пьезокерамических материалов19.66919.69719.621ЦТССт-3APC-840PZT-4ЦТС-24МЦТС-24PZT-8ЦТС-35740076007500755074007600740032403400323031003500ЦТС-42ЦТС-437550760032003200ЦТС-23ТБК-3ТБ-1760054005300330044004200801396811512.615.512.311.511.211.410.515.515.415.113.713.58005005002005001000600850110015014613.28.48.9159.510.73004504000.70.80.40.4-1.50.750.750.4-0.720.552.00.6-2.50.753.01.3-2.52-314001300100090010001000275290289255220217200140125123110100938013001400280 130290 125110012001500240 120113511004521.326.526.128.827.611.31111.112.412.522.692.68-0.92712.628032532827027030030019.69718.618.6694.5275280-5.21.56-0.428510512018.218.219.622Приложение 2.Некоторые рекомендации по выбору размеров УЗКС1.
Максимальный поперечный размер Dm УЗКС, как правило, недолжен превышать λ / 6 (где λ - длина продольной волны в стержнепостоянно сечения на данной частоте).2. Не рекомендуется использовать концентраторы, у которых уголнаклона образующей к его продольной оси более 60°.3.Высотунакладкимагнитострикционногопреобразователярекомендуется выбирать из условия постоянства сопротивлениямагнитопровода. (дляl = const, a ≅ b,где b ширина стержнямагнитостриктора).4. Согласующие элементы и сменные инструменты-концентраторывыполняются в виде тел вращения.5. Отношение входного к выходному диаметру для сменныхволноводов-концентраторов выбирается из интервала 2 ÷ 8 так, чтобыкоэффициент усиления М не превышал 10 ÷ 12, для согласующихволноводовотношениедиаметроввыбираетсятаким,чтобыкоэффициент усиления М лежал в интервале 2-4.Примечание: Числовые данные подставлять только в окончательнопреобразованные формулы и выражения; частотные уравнениязаписывать относительного аргумента; коэффициент запаса поусталостной прочности принять равным 2.Приложение 3.Соглашение по используемым системам единицЛинейные размеры УЗКС вводятся в программу расчета и выводятсяиз нее в мм.
Амплитуды линейных смещений - в мкм. Амплитуды23углов поворота - в градусах, минутах и секундах. Усилия - в кН.Моменты - в Н*м. Механические напряжения - в МПа. В телепрограмм использовать систему единиц СИ.Приложение 4.Механические и акустические свойства металлов и сплавовТаблица 1.
Характеристики титана и титановых сплавов.ПределМаркапрочностисплаварастяжении,Усталостнаяпри прочностьМпаматериала,МПа s-1Модуль Плотнос Скорос Поглощение,упругос ть,тить3кг/мЕ, ГПаY, %звука,м/сВТ1-00300-450200-280-4520--ВТ1-0400-550270-340116452050720.24ОТ4-0500-650340-400----ОТ4-1600-750390-460----ОТ4700-900430-560----ВТ3-11000-1250690-77011545005055-ВТ5750-950510-590105442048850.08ВТ5-1800-1000530-620-4420--ВТ6более 1050690-720109443049500.11ВТ91050-1250690-750----ВТ14900-1070610-655----ВТ20950-1150640-690----ВТ221100-1300740-780----Таблица 2.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
