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Eigenschaften und Modellierung kapazitiver mikromechanischer Ultraschallwandler für die medizinische Bildgebung
Ist Teil von
Ultraschall in der Medizin, 2004, Vol.25 (S 1)
Erscheinungsjahr
2004
Link zum Volltext
Quelle
Alma/SFX Local Collection
Beschreibungen/Notizen
Problemstellung:
Kapazitive mikromechanische Ultraschallwandler stellen eine neue Möglichkeit zur Erzeugung von Ultraschall in medizinischen bildgebenden Systemen dar. Daher besteht Bedarf an Verfahren zur Charakterisierung und Modellierung dieser Wandler und ihrer optimalen Ansteuerung. Hierbei stellt die Nichtlinearität bei großen Sendeleistungen ein Problem dar.
Methode:
Einleitend stellen wir die gängigen Modelle für kapazitive Wandler zusammen mit den besonderen Eigenschaften dieser neuen Wandlertechnologie dar.
Die kapazitiven Ultraschallwandler lassen sich hierbei durch ein vereinfachtes nichtlineares Differentialgleichungsmodell beschreiben. Dieses kann weiter zu einem linearen Ersatzschaltbild des Wandlers vereinfacht werden. Wir bestimmen aus Impedanzmessungen die linearen Ersatzschaltbildelemente und aus diesen wiederum das nichtlineare Großsignalverhalten.
Einige Beispiele für Sendesignale, die auf ein möglichst gutes Auflösungsverhalten abzielen, werden vorgestellt. Diese werden mit Finite-Elemente Simulationen der kapazitiven Wandler verglichen, um die Vorhersagequalität der Modelle auch bezüglich der in Experimenten nicht ermittelbaren Parameter zu beurteilen.
Ergebnisse:
Wir zeigen ein einfaches messtechnisches Verfahren, dass auf Modellen basierend den Entwurf von Sendesignalen für die Bildgebung ermöglicht. Der Vergleich des vorhergesagten Großsignalverhaltens der modellierten Wandler mit dem tatsächlichen Abstrahlungsverhalten zeigt die Leistungsfähigkeit des Ansatzes.
Schlussfolgerung:
Mithilfe der Modellbildungen wird der Entwurf optimierter Sendepulse und die Beurteilung der Leistungsfähigkeit der neuen Wandlertechnologie möglich.