Electromechanical Finite Element Models for Ultrasound Transducer Analysis and Design

用于超声换能器分析和设计的机电有限元模型

基本信息

  • 批准号:
    9313666
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 29.21万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    1994
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    1994-09-15 至 1996-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Medical ultrasound works by illuminating the body's interior with short, high frequency sound pulses, receiving the echoes, processing them numerically, and displaying the moving image in real-time on a CTR screen. The heart of ultrasound is a rather sophisticated composite transducer. With this sophistication, conventional design methods are approaching practical limits of effectiveness. Comprehensive computer modeling is seen as the answer. The industry is currently using frequency-domain finite element codes exclusively, with limited success due in part to the transient character of the signals modeled. A much better alternative is explicit time-domain simulation. In our Phase I project we developed and validated such a time-domain finite element code, FLEX, for transient analysis of piezoelectric transducers and general wave propagation. It includes complete and operational piezoelectric, acoustic, and elastic elements. the Proposed Phase II project will extend and tailor the code to the very special needs of practicing design engineers. This research and development is essential if we are to achieve the technical and marketing potential of this computer modeling system during the present window of opportunity. We are working with ultrasound companies in order to guide these usage enhancements.
医学超声的工作原理是用短而高频的声音脉冲照射人体内部,接收回声,对其进行数字处理,并在CTR屏幕上实时显示运动图像。超声波的核心是一个相当复杂的复合换能器。有了这种先进的设计方法,传统的设计方法的有效性正在接近实际极限。全面的计算机建模被视为答案。该行业目前只使用频域有限元代码,但成功有限,部分原因是所建模信号的瞬变特性。一个更好的选择是显式的时间域模拟。在我们的第一阶段项目中,我们开发并验证了这样一个时域有限元程序FLEX,用于压电换能器的暂态分析和一般波的传播。它包括完整的和可操作的压电体、声学和弹性元件。拟议的第二阶段项目将扩展和定制代码,以满足执业设计工程师的非常特殊的需求。如果我们要在当前的机会之窗实现这种计算机模拟系统的技术和市场潜力,这种研究和开发是必不可少的。我们正在与超声波公司合作,以指导这些使用增强。

项目成果

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  • 资助金额:
    $ 29.21万
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