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超声稳态空化阈值的监测方法研究

计量科学与技术 2023年第11期67卷 79-84,52页

作者：阮炜迪陆振伟邵家存中国计量大学计量测试工程学院杭州310018

稳态空化是指水介质中的微泡在较低的声压诱导下作周期性振荡运动。相较于瞬态空化,稳态空化温升效果稳定可控,具有更好应用前景。搭建了稳态空化阈值监测平台,采用被动空化监测方法对不同含氧量的水介质中的聚焦声场作用下的稳态空化... 详细信息

稳态空化是指水介质中的微泡在较低的声压诱导下作周期性振荡运动。相较于瞬态空化,稳态空化温升效果稳定可控,具有更好应用前景。搭建了稳态空化阈值监测平台,采用被动空化监测方法对不同含氧量的水介质中的聚焦声场作用下的稳态空化活动进行监测,以次谐波的出现作为稳态空化活动的判定标准。结合窄带机械滤波法、多次平均技术,对高灵敏度水听器接收的声信号进行滤波和降噪。最终将采集到的声信号进行频谱分析,探究在超声作用下不同含氧量与次谐波出现的规律,实验结果表明:多次平均采集的方法可以有效降低噪声的干扰,改善信噪比,大大提高系统对微弱声信号的检测能力;随着含氧量的增加,稳态空化阈值随之降低,与理论规律相符合。

关键词：计量学稳态空化被动空化监测空化阈值超声信号分析

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超声清洗装置空化噪声谱分析法空化噪声级测量

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应用声学 2022年第2期41卷 318-326页

作者：吴博悦陈毅李建成杭州应用声学研究所杭州310023

空化强度是用以衡量液体介质中空化活动的剧烈程度,同时空化效应在超声清洗中起关键作用,因此,测量超声清洗槽中的空化强度便可了解其中空化活动的情况。当发生空化时,液体介质中会产生成分复杂空化噪声,对空化噪声谱进行分析和计算得... 详细信息

空化强度是用以衡量液体介质中空化活动的剧烈程度,同时空化效应在超声清洗中起关键作用,因此,测量超声清洗槽中的空化强度便可了解其中空化活动的情况。当发生空化时,液体介质中会产生成分复杂空化噪声,对空化噪声谱进行分析和计算得到空化噪声级,据此可判断空化强度。实验测得结果表明:超声清洗装置内稳态空化分布广泛、均匀,瞬态空化分布集中;超声清洗槽内稳态空化与瞬态空化都分布均匀。空化噪声级空间平均可以较好地表示超声清洗槽声场环境中的整体空化强度;但对于超声清洗装置声场环境,空化噪声级空间平均可以表示稳态空化强度,而瞬态空化强度的测量需要在发生瞬态空化的区域测量。

关键词：超声清洗空化噪声级空化强度瞬态空化稳态空化

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实际气体的单泡超声空化动力学方程及其数值分析

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安徽师范大学学报（自然科学版） 2010年第5期33卷 446-450页

作者：刘向远张穗萌施明华皖西学院材料与化工系安徽六安237012

本文在RPNNP方程的基础上,应用范德瓦耳斯方程和实际气体的绝热方程,修正了RPNNP方程,得到了实际气体的单泡空化动力学方程.通过简化该方程,运用4-5阶Runge-Kutta数值方法,以双原子气体和单原子气体为研究对象,分析了实际气体条件下,范... 详细信息

本文在RPNNP方程的基础上,应用范德瓦耳斯方程和实际气体的绝热方程,修正了RPNNP方程,得到了实际气体的单泡空化动力学方程.通过简化该方程,运用4-5阶Runge-Kutta数值方法,以双原子气体和单原子气体为研究对象,分析了实际气体条件下,范德瓦耳斯常数、对单泡超声稳态空化、瞬态空化动力学过程的影响,在此基础上得出了具有一定意义的结论.

关键词：实际气体范德瓦耳斯常数稳态空化瞬态空化

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双模态造影剂的动力学响应和空化效应研究

双模态造影剂的动力学响应和空化效应研究

作者：固宇旸南京大学

学位级别：硕士

双模态造影剂是一种将磁性纳米颗粒与蛋白微泡相结合,能够同时实现超声造影和磁共振造影的一种新型多功能造影剂。目前双模态造影剂在临床诊断和治疗过程中,受到越来越多的重视。基于这种研究需求,我们在实验室中制作了一种双模态造影... 详细信息

双模态造影剂是一种将磁性纳米颗粒与蛋白微泡相结合,能够同时实现超声造影和磁共振造影的一种新型多功能造影剂。目前双模态造影剂在临床诊断和治疗过程中,受到越来越多的重视。基于这种研究需求,我们在实验室中制作了一种双模态造影剂微泡,并对它的动力学响应和空化行为进行了测量和研究。主要研究内容为：(1)测量了不同磁性纳米颗粒浓度的双模态造影剂微泡在不同超声参数(脉冲宽度、频率)的超声激励下的稳态空化行为,并运用包膜微气泡动力学模型模拟了不同激励条件下,稳态空化阈值的非线性变化趋势。(2)测量了不同磁性纳米颗粒浓度的双模态造影剂微泡在不同超声参数的超声激励下的惯性空化行为,对双模态造影剂微泡在受到超声激励时产生的非线性效应进行了定量研究。(3)测量商用超声造影剂微泡SonoVue特性,将其与双模态造影剂微泡的特性作了对比,使我们对这种新型造影剂的特性有了更深的认识。这些研究进一步提高了我们对磁性纳米颗粒与蛋白微泡相结合特性的理解,对不同超声参数对双模态造影剂微泡动力学响应的影响有了深入研究,能够在一定程度上提高双模态造影剂微泡在临床诊断和治疗中的应用前景。

关键词：稳态空化惯性空化空化阈值双模态造影剂磁性纳米颗粒

静态环境中脉冲超声激励下SonoVue微泡的空化特性研究

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静态环境中脉冲超声激励下SonoVue微泡的空化特性研究

作者：林玉童上海交通大学

学位级别：硕士

SonoVue微泡从临床疾病诊断拓展至治疗引起了诸多研究人员的兴趣。为了平衡治疗效率和生物安全性,深入理解声学参数和SonoVue微空化特性的关系至关重要。本研究首先分析了声学非声学参数对脉冲超声激励下无壳微泡的动力学响应的影响,在... 详细信息

SonoVue微泡从临床疾病诊断拓展至治疗引起了诸多研究人员的兴趣。为了平衡治疗效率和生物安全性,深入理解声学参数和SonoVue微空化特性的关系至关重要。本研究首先分析了声学非声学参数对脉冲超声激励下无壳微泡的动力学响应的影响,在此基础上,再利用Church模型对SonoVue微泡的声空化特性进行分析,结果表明:SonoVue稳态空化负声压阈值在0.3 MPa左右,且超声负声压与稳态空化的次谐波能量、超谐波能量成正相关关系,而超声激励频率则与两者成负相关关系。在理论分析的基础上,本研究自行制备仿体容器放置SonoVue微泡,自行设计静态环境下微泡声空化处理及高速数据采集与测量平台。通过深入分析信号的时频域特征,利用超谐波信号和宽带信号完成对稳态空化和瞬态空化的表征,确定了不同超声声学参数下的SonoVue微泡声空化特性。1)在静态环境下,SonoVue微泡稳态空化的负声压阈值在0.25MPa左右,且在0.25 MPa到0.5 MPa的负声压范围内,稳态空化剂量和负声压成正相关关系,这一结果和理论分析一致;约在0.1%的SonoVue微泡浓度下,稳态空化剂量达到极大值;当脉冲持续时间大于20μs时,稳态空化剂量随着脉冲持续时间的增加而增加。但稳态空化的发生对脉冲重复频率的依赖性较小,其剂量也和脉冲重复频率与正相关。2)引起SonoVue微泡瞬态空化的负声压阈值约为0.4 MPa,随着负声压的增加,瞬态空化剂量逐渐增加,而瞬态空化持续时间却逐渐减小。脉冲持续时间、脉冲重复频率和瞬态空化剂量及持续时间成正相关关系,且脉冲持续时间的对瞬态空化剂量的影响更大。而随着SonoVue微泡浓度的增加,瞬态空化剂量逐渐增加,瞬态空化持续时间成负相关关系。最后,本研究设计并初步实现了面向声空化信号高速数据传输系统,使用PCIE IP硬核和Cypress最新的USB3.0接口芯片,实现FPGA通过PCIE和USB3.0和上位机的通信。

关键词：脉冲超声 SonoVue微泡稳态空化瞬态空化空化剂量空化持续时间

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磁性纳米颗粒微泡空化阈值的研究

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