用于软骨康复的超声波发生器的设计与实现

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1、万方数据分类号UDC密级学位论文用于软骨康复的超声波发生器的设计与实现作者姓名：指导教师：申请学位级别：学科专业名称：论文提交日期：学位授予日期：评阅人：张倩刘纪红副教授东北大学信息科学与工程学院硕士学科类别：工学电路与系统2014年6月论文答辩日期：2014年6月2014年7月答辩委员会主席：王旭赵丽红、肖阳辉东北大学2014年6月万方数据AThesisinCircuitsandSystems_andImplementationofUltrasonicByZhangQianSupervisor：AssociateProfessorLiuJihongNortheaster

2、nUniversityJune2014万方数据独创性声明本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：勐q南日期：丑辨，‘。』学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入

3、有关数据库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口一年半口两车矿学位论文作者签名：动弋嘲签字日期：副tar,万．箩雾翥剖7．o钫1／／-,，。＼J’’●一签字日期：多．／p万方数据东北大学硕士学位论文摘要用于软骨康复的超声波发生器的设计与实现摘要随着科技的迅速发展，和医疗水平相关的电子技术应用越来越广泛，医疗电子仪器在家庭和医院的应用也越来越多。每年都有数百万例的骨折及软骨损伤病例发生，对用于治疗或促进骨折及软骨损伤修复的医疗仪器的需求越来越大，同时对其稳定性及功耗的要求也越来越高。因此，开发专用的超声软骨康复治疗电子设备具有非常重要的应

4、用价值。软骨在人体结构中发挥着承重负荷、减少关节间骨骼摩擦等重要的作用。本文阅读了国内外大量的相关文献，前人研究表明低强度脉冲超声波(10w．intensitypulsedultrasound，LIPUS)能够促进骨及软骨损伤的修复。并根据文献中的生物实验结果确定了超声波参数，即强度为30mW／cm2、频率为1．5MHz、脉冲宽度为200p．s和重复频率为1KHz。本文首先介绍了LIPUS在修复关节软骨损伤的研究进展，然后详细分析了超声波换能器特性及其匹配电路，比较了换能器工作在串联谐振频率和并联谐振频率的优劣，最后确定了匹配电路，并设计了超声波发生器的完整设计方案。主电

5、路分为四个模块，分别是信号发生器模块，可控增益放大模块、功率放大模块和模拟开关模块。控制核心为F2812最小系统板。首先，根据直接数字频率合成(DirectDigitalSynthesizer,DDS)原理，利用F2812控制AD9833芯片设计完成了信号发生器模块；采用AD603芯片，利用芯片的软件可控特性，采用两级串联级联方式设计实现了可控增益放大模块；采用AD81l芯片，利用其低噪声、低失真、宽带宽特性，设计实现了功率放大模块；利用F2812产生脉冲宽度调带t](PulseWidthModulation，PWM)，用模拟开关芯片设计实现了模拟开关模块；最终完成了低强

6、度脉冲超声波发生器的设计。本设计在电路板上进行了实验，在CodeComposerStudio3．3中进行编程控制，根据所提出的方案在AltiumDesigner09中画出原理图及其对应的PCB板，并完成了PCB板的焊接与调试，完成了峰峰值为5．06V的正弦波的输出，满足超声波换能器的要求，很好的验证了本方案的可执行性，为以后的进一步开发奠定了基础。关键词：软骨损伤；低强度脉冲超声波；信号发生器；F2812．II．万方数据东北大学硕士学位论文AbstractDesignandImplementationofUltrasonicGeneratorAbstractWiththe

7、rapiddevelopmentoftechnology，theelectronictechnologiesrelatedwiththemedicalstandardsareincreasinglybeingused．Medicalelectronicequipmentsarealsowidelyusedathomeandinthehospital．Millionsofcasesoffracturesandcartilagedamageoccureveryyear．Thedemandforthemedicalequipment