Nghiên cứu ứng dụng phần mềm comsol multiphysics trong thiết kế và kiểm tra ultrasound transducer dùng trong y học

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSICS TRONG THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA ULTRASOUND TRANSDUCER DÙNG TRONG Y HỌC Mã số: T2017-06-55 Chủ nhiệm đề tài: ThS Phạm Thị Thảo Khương Đà Nẵng, 11/2017 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG 2017 NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG PHẦN MỀM COMSOL MULTIPHYSICS TRONG THIẾT KẾ VÀ KIỂM TRA ULTRASOUND TRANSDUCER DÙNG TRONG Y HỌC Mã số: T2017-06-55 Xác nhận quan chủ trì đề tài Chủ nhiệm đề tài (ký, họ tên, đóng dấu) (ký, họ tên) DANH SÁCH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI VÀ ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH NHỮNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI TT Họ tên Đơn vị công tác Nội dung nghiên cứu cụ Chữ ký lĩnh vực chuyên môn thể giao Phạm Thị Thảo Khoa Điện tử- Mơ hình hóa tốn học, Khương Truyền thông thiết kế đầu dò siêu âm, mô phỏng, thực nghiệm, viết báo cáo Nguyễn Linh Nam Khoa Điện tử- Kiểm tra tính khoa học Truyền thông xác báo cáo ĐƠN VỊ PHỐI HỢP CHÍNH Tên đơn vị Nội dung phối hợp nghiên cứu Họ tên người đại nước diện đơn vị University College of Phần mềm quyền COMSOL Prof Lars Hoff Southeast Norway MULTIPHYSICS, thiết bị làm thực nghiệm mục lụ ĐẠI HỌC ĐI HỌC ĐÀ NẴC ĐÀ NẴNGNG ĐẠI HỌC ĐI HỌC ĐÀ NẴC ĐÀ NẴNGNG NHỮNG THÀNNG THÀNH VIÊN THAM GIA NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀU ĐỀ TÀI TÀI DANH MỤC BẢNG C BẢNG BIỂUNG BIỂUU .7 DANH MỤC BẢNG C CÁC CHỮNG THÀN VIẾT TẮTT TẮTT .8 THÔNG TIN KẾT TẮTT QUẢNG BIỂU NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀU INFORMATION ON RESEARCH RESULTS 13 CHƯƠNG 1NG .15 GIỚI THIỆUI THIỆUU 15 1.1 Tổng quan 15 1.2 Mục đích đề tài 17 1.3 Cấu trúc tập thuyết minh .17 CHƯƠNG 1NG .18 LÝ THUYẾT TẮTT 18 2.1 Sóng âm .18 2.1.1 Truyền dẫn phản xạ .19 2.1.2 Sự suy giảm sóng âm .20 2.2 Đầu dò siêu âm làm từ vật liệu Piezoelectric .21 2.2.1 Vật liệu áp điện 22 2.2.2 Lớp matching 23 2.3 Các đặc tính quan trọng đầu dò siêu âm 24 2.3.1 Mơ hình đầu dị siêu âm 24 2.3.2 Đầu dị siêu âm chế độ thu phát sóng 25 2.3.3 Trở kháng điện đầu dò siêu âm 26 2.3.4 Độ nhạy đầu dò siêu âm .26 CHƯƠNG 1NG .33 MÔ PHỎNGNG 33 3.1 Thiết kế đầu dò siêu âm dạng đĩa tròn 33 3.1.1 Cấu tạo đầu dò siêu âm 33 3.1.2 Lựa chọn vật liệu 33 3.2 Mô 1D với phần mềm XTRANS .35 3.2.1 Điện trở kháng đầu dò siêu âm 35 3.2.2 Độ nhạy đầu dò siêu âm .36 3.3 Mô 2D với phần mềm Comsol Multiphysics 36 3.3.1 Thiết kế đầu dò 37 3.3.2 Cấu hình mơ hình FEM cho dạng sóng hoạt động đầu dị siêu âm hệ thống xử lý ảnh siêu âm 42 3.3.2.1 Thiết kế mơ hình 42 3.4 Mô độ nhạy đầu dò siêu âm 45 CHƯƠNG 1NG .47 KẾT TẮTT QUẢNG BIỂU NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀU .47 4.1 Điện trở kháng đầu dò siêu âm 47 4.2 Dạng sóng đầu dị siêu âm hoạt động băng thơng 48 4.3 Độ nhạy đầu dò siêu âm 51 KẾT TẮTT LUẬN VÀ HƯN VÀ HƯỚI THIỆUNG NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀU TIẾT TẮTP THEO 56 5.1 Kết luận 56 5.2 Hướng nghiên cứu 57 TÀI LIỆUU THAM KHẢNG BIỂUO 58 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Dự đoán vật liệu lớp matching theo hai phương pháp 24 Bảng 3.1: Vật liệu sử dụng đầu dò siêu âm D1.5 34 Bảng 3.2: Vật liệu sử dụng đầu dò siêu âm D1.6 35 Bảng 3.3: Công thức tính trở kháng điện 38 Bảng 3.4: Các thông số đầu dị D1.5 mơ hình FEM 39 Bảng 3.5: Các thơng số đầu dị D1.6 mơ hình FEM 40 Bảng 3.6: Thơng số chia nhỏ sử dụng mơ hình 40 Bảng 3.7: Cơng thức tính độ nhạy 45 DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT STT Viết tắc Tên đầy đủ KLM Keystroke-Level Model FEM Finite Element Method PDE Partial Differential Equation ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT TRƯỜNG ĐH SPKT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc THÔNG TIN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thông tin chung:  Tên đề tài: Nghiên cứu ứng dụng phần mềm Comsol Multiphysics thiết kế kiểm tra Ultrasound Transducer dùng y học  Mã số: T2017-06-55  Chủ nhiệm: ThS Phạm Thị Thảo Khương  Thành viên tham gia: TS Nguyễn Linh Nam  Cơ quan chủ trì: Trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật  Thời gian thực hiện:1/2017-12/2017 Mục tiêu:  Nghiên cứu mơ hình đầu dò siêu âm y học  Ứng dụng phần mềm COMSOL MULTIPHYSICS để xây dựng chươngtrình mơ hình dáng thơng số kĩ thuật đầu dị siêu âm  Kiểm chứng thiết kế thực tế hoạt động đầu dị siêu âm Tính sáng tạo:  Trong chương trình cơng bố, tác giả sử dụng phần mềm COMSOL MULTIPHYSICS để thiết kế, khảo sát tối ưu thông số đầu dò để đạt kết mong muốn  Một phương pháp đo lường để tính tốn mơ số thơng số đặc trưng đầu dị siêu âm  Một hệ thống hồn chỉnh cho mơ kiểm tra sản phẩm Tóm tắt kết nghiên cứu:  Một cách thức khảo sát thơng số quan trọng đầu dị siêu âm cơng bố  Chứng minh tính ổn định phương pháp đề  Kết mô kết thực nghiệm chương trình thiết kế đưa ra, thể tính hiệu xác chương trình Tên sản phẩm:  Một báo công bố hội nghị the Radio & Electronics Association of Vietnam (REV) and the IEEE Communications Society (IEEE ComSoc) 2017  Một báo đăng tạp chí Đại học Đà Nẵng 2017  Chương trình mơ phỏng, báo cáo Hiệu quả, phương thức chuyển giao kết nghiên cứu khả áp dụng:  Chương trình cơng bố có tính hiệu cao, bền vững có tính ứng dụng cao  Kết kiểm tra mơ hình chứng minh tính ổn định chương trình thiết kế  Kết mô thực nghiệm chứng minh tính hiệu ổn định chương trình thiết kế so với phương pháp khác Hình ảnh, sơ đồ minh họa 10