高強度聚焦超聲功率源的電磁兼容性與優(yōu)化設(shè)計研究.pdf

1、高強度聚焦超聲(HIFU)治療技術(shù)是一種備受關(guān)注的無創(chuàng)治療新技術(shù)，具有無創(chuàng)性、靶向性、和無電離輻射等優(yōu)點，被列為重要科技前沿問題之一。我國在HIFU治療設(shè)備的研發(fā)與臨床應(yīng)用處于世界領(lǐng)先水平，國內(nèi)生產(chǎn)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的HIFU治療設(shè)備已出口至世界上多個國家，取得了很好的臨床療效。HIFU治療設(shè)備的電磁兼容性是關(guān)系到患者生命安全的重要安全性能指標(biāo)，國際上一般采取強制性標(biāo)準(zhǔn)的方式來規(guī)定HIFU治療設(shè)備的電磁兼容性能，我國的YY0505標(biāo)準(zhǔn)也

2、于2014年開始逐步實施。提高HIFU治療系統(tǒng)的電磁兼容性對于保障HIFU治療的安全性、推動HIFU治療技術(shù)的健康發(fā)展具有十分重要的意義。
　　本文圍繞HIFU功率源的電磁兼容性問題，重點研究了HIFU功率源的電路設(shè)計與優(yōu)化、負載阻抗變化對功率源工作性能的影響分析和HIFU功率源的電磁兼容設(shè)計與測試等三個方面的問題。首先設(shè)計研制了基于E類功率放大器的HIFU功率源，并對電路參數(shù)進行了優(yōu)化，以保證功率源工作在最優(yōu)工作狀態(tài)。此外，針對

3、HIFU功率源在變負載條件下的工作性能進行了數(shù)學(xué)分析，確定負載在一定范圍內(nèi)變化時輸出功率、工作效率、開關(guān)管應(yīng)力的范圍。最后對HIFU功率源進行了電磁兼容設(shè)計，并通過實際電磁兼容測試對設(shè)計樣機進行了驗證。
　　本文取得的主要研究成果有:
　　(1)設(shè)計了基于E類功率放大器的HIFU功率源，其工作頻率為1.05MHz，輸出功率為10W，使用Saber軟件對電路參數(shù)進行了仿真優(yōu)化，優(yōu)化了輸出波形質(zhì)量，提高了電路的工作效率。

4、　　(2)分析了負載阻抗變化對E類超聲功率放大器工作特性的影響，建立負載阻抗與輸出功率、輸出效率的數(shù)學(xué)模型，并對變負載條件下開關(guān)器件的應(yīng)力進行了分析，最后確定了E類功率放大器的負載阻抗變化容許范圍。
　　(3)針對HIFU功率源的電磁干擾問題設(shè)計了高頻電流探頭用于測量電源干擾電流與輸出電流，設(shè)計了電磁屏蔽機箱，有效減小了功率源的輻射干擾;對電路進行優(yōu)化以減小輸出諧波干擾，并在標(biāo)準(zhǔn)電磁兼容實驗室對HIFU功率源樣機進行了傳導(dǎo)和輻射發(fā)