超声波颈椎治疗仪——超声发射及整机控制系统设计研究

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1、摘要摘要颈椎病是一种常见病、多发病，一般常见于中老年人。但近年来，30多岁出现颈椎病的人逐渐增多，特别是长期使用电脑的人员发病率较高。颈椎病严重地影响着人们的日常生活，同时它还会引起许多其它疾病，对人体的危害很大。超声波是频率高于20kHz的机械波，将一定剂量的超声波作用于人体组织，会产生一定的生物效应，如机械效应、温热效应、空化效应等，利用这些效应可以达到某种治疗目的，也就是所谓的超声治疗。随着颈椎病患者的增多和超声技术的发展，超声理疗也被引入到颈椎病治疗当中，并取得了一定的临床效果。然而，过量的超声波辐射会对人体造成伤害，超声

2、治疗的辐射剂量又难以很好把握，这样就制约了超声治疗更好的发挥效用。本设计针对这一问题，不仅设计制作了超声波颈椎治疗仪，对颈椎病进行治疗，还采用了超声生物效应检测的方法，在治疗的同时为受治患者提供一定的保护。本文主要进行超声波颈椎治疗仪的超声发射系统和整机控制系统的设计。首先，提出了一种超声波发射电路的设计方法，给出了具体电路，包括1MHz正弦波发生电路、波形控制电路、电压调整电路和驱动输出电路，实现了对超声换能器的激励；然后，介绍了基于AT89C51单片机的整机控制系统的电路设计方案和程序设计思路，给出了部分电路图和程序流程图，实

3、现了超声波发射声强及波形的调节和显示，人体体表温度的测量和显示，按键和测温的反馈；接着，给出了基于三端集成稳压器和单片开关电源芯片的系统电源实现方案，简单介绍了ToPS谢tCh．GX系列单片开关电源芯片和脉宽调制式开关电源的基本原理，使用PIExpert软件辅助设计了开关电源和高频变压器，进行了电路分析和元器件选择；最后，制作并调试了上述电路，使其达到设计要求、实现各项功能，并对压电陶瓷的谐振进行了简单分析。关键词：超声发射，功放，温度测量，开关电源ABSTRACTCervicalspondylosisiSaprevalentan

4、dfrequentdisease，anditiScommonamongtheelders．Theseyears，theamountofyoungsufferersisgrowing，andthepeoplewhooftenusecomputersareeasiertocatchit．Cervicalspondylosisnotonlyaffectspeople’slives，butalsoarisesmanyotherdiseases，SOitisveryharmfultohumanbodies．Ultrasonicisakind

5、ofmechanicalwave，ofwhichthefrequencyisupper20kHz．Appropriateultrasonicirradiationwillbringsomebiologicaleffects，suchasmechanicaleffect,heateffect,cavitationeffect，etc．Usingtheseeffectstocurediseasesiscalledultrasonictreatment．Asthenumberofpatientsisgrowingandtheultras

6、onictechniqueisprogressing，ultrasonictreatmenthasbeenusedtocurecervicalspondylosisandgotsomeavailableresults．However,excessiveirradiationwillhurtpeople，SOitisveryimportanttolimitthedosage．Therefore，theultrasonicapparatusforcervicalspondylosisismade，andtheirradiationis

7、designedtoshiftwithbodytemperature，inordertoprotectthepatients．Inthispaper,theultrasonicemissioncircuitsandthecontrolsystemaredeveloped．First,theultrasonicemissioncircuits，includingsinewavegeneration，waveselector,voltageadjusterandoutputdriver,isprovided，andthecircuit

8、sCansimulatetheultrasonictransducertoemitultrasonic．Second，thecircuitsandprogramsofcontrolsystembasedonAT89C51areintroduced，