Электронный журнал «Техническая акустика» ISSN 1819-2408

Рашид Гуелаз, Джилали Кортиче, Мустафа Нади

Моделирование ультразвукового пьезокерамического преобразователя с использованием VHDL-AMS

язык: английский

получена 18.02.2005, опубликована 27.04.2005

Скачать статью (PDF, 360 кб, ZIP), используйте команду браузера "Сохранить объект как..."
Для чтения и распечатки статьи используйте «Adobe Acrobat© Reader» версии 4.0 или выше. Эта программа является бесплатной, ее можно получить на веб-сайте компании Adobe© (http://www.adobe.com/).

АННОТАЦИЯ

В статье представлено моделирование ультразвукового преобразователя, предназначенного для исследований биологических тканей, с использованием языка программирования VHDL-AMS. Обычно моделирование ультразвукового преобразователя базируется на электрической аналогии и не учитывает особенностей его использования, которое должно включать нелинейное поведение среды и ее взаимодействие с преобразователем. Предложенное в статье моделирование учитывает эти факторы. При моделировании среды учитывалось нелинейное одномерное распространения волны. Исследуемый преобразователь состоял из пьезокерамического кольца, колеблющегося на частоте 2,25 МГц, и диска, расположенного в кольце, колеблющегося на частоте 4,5 МГц. Нелинейный параметр В/А использован для характеристики среды. Измерительная система состояла из преобразователя, включенного по схеме Редвуда, и металлического отражателя. Анализируемая среда размещалась между преобразователем и рефлектором. Результаты моделирования хорошо согласуются с данными измерений и известными характеристиками биологических тканей.

16 страниц, 10 иллюстраций

Как сослаться на статью: Рашид Гуелаз, Джилали Кортиче, Мустафа Нади,. Моделирование ультразвукового пьезокерамического преобразователя с использованием VHDL-AMS. Электронный журнал "Техническая акустика", http://ejta.org, 2005, 10.

ЛИТЕРАТУРА

1. Y. Hervé. VHDL-AMS: applications et enjeux industriels. Edition Dunod. 2002.
2. Vachoux, Alain. Analog and Mixed-Signal Extensions to VHDL. Analog Integrated Circuits and Signal Processing Journal in Kluwer Academic Publishers, 1998, v. 16, 185–200.
3. S. A. Morris and C. G. Hutchens. Implementation of Mason’s model on circuit analysis programs. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr., 1986, v. 33, 295–298.
4. W. M. Leach, Jr. Controlled-source analogous circuits and SPICE models for piezoelectric transducers. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr., 1984, v. 41, 60–66.
5. T. Christopher. Experimental investigation of finite amplitude distortion-based, second harmonic pulse echo ultrasonic imaging. IEEE Trans. Ultrason. Ferroelect. Freq. Contr., 1998, v. 45, 158–162.
6. X. F. Gong, Z. M. Zhu, T. Shi, J. Huang. Determination of the acoustic nonlinarity parameter in biological media using FAIS and ITD methods. J. Acoust. Soc. Am., 1989, v. 86, 1–5.
7. C. M. Seghal, R. C. Bahn, J. F. Geenleaf. Measurement of the acoustic nonlinearity parameter B/A in human tissues by a thermodynamic method. J. Acoust. Soc. Am., 1984, v. 76, 1023–1029.
8. L. Bjorno. Characterization of biological media by means of their non-linearity. Ultrasonics, 1986, v. 24.
9. S. Saito. Measurement of the acoustic nonlinearity parameter in liquid media using focused ultrasound. J. Acoust. Soc. Am., 1993, v. 93, 162–172.
10. D. Kourtiche, L. Allies, A. Chitnalah and M. Nadi. Harmonic propagation of finite amplitude sound beams: comparative method in pulse echo measurement of nonlinear B/A parameter. Measurement Science and technology, 2001, v. 12, 1990–1995.
11. R. Guelaz, D. Kourtiche, Y. Hervé and M. Nadi. Ultrasonic piezoceramic transducer modeling with VDL-AMS IEEE 1076.1. in Proc. IEEE Sensors, 2004.
12. M. Redwood. Transient performance of a piezoelectric transducer. J. Acoust. Soc. Amer., 1961, v. 33, 527–536.
13. S. Sherrit, S. P. Leary, B. P. Dolgin and Y. Bar-Cohen. Comparison of the Mason and KLM equivalent circuits for piezoelectric resonators in the thickness mode. in Proc. IEEE Ultrasonics Symposium, 1999, v. 2, 921–926.
14. W. P. Mason. Electromechanical transducers and wave filters. Van Nostrand, 2nd ed. New York, 1942.
15. R. Krimholtz, D. A. Leedom and G. L. Matthei. New equivalent circuits for elementary piezoelectric transducers. Electron. Lett., 1970, v. 6, 398–399.
16. C. G. Hutchens and S. A. Morris. A three port model for thickness mode transducers using SPICE II. IEEE Ultrasonics Symposium, 1984, 897–902.
17. E. Maione, P. Tortoli, G. Lypacewicz, A. Nowicki, J. M. Reid and L. Fellow. PSPICE modelling of ultrasound transducers: comparison of software models to experiment. IEEE Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr., 1999, v. 46, 399–406.
18. R. Guelaz, D. Kourtiche and M. Nadi. B/A parameter modelling with VHDL-AMS for a compared method measurement. in Proceedings of the Eleventh International Congress on sound and vibration, 2004.
19. J. M. Burgers. A mathematical model illustrating the theory of turbulence. Advances in applied mechanics, 1948, v. 1, 171–199.
20. R. Guelaz, D. Kourtiche, M. Nadi. A behavioral description with VHDL-AMS of a piezoceramic ultrasound transducer based on the Redwood's model. in Proceedings of FDL’03: Forum on Specification and Design Languages, 2003, 32–43.
21. Brissaud M. Characterization of piezoceramics. IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Control. 1991, v. 38, 603–617.
22. R. Guelaz, D. Kourtiche, Y. Hervé, M. Nadi. Modeling of the ultrasonic nonlinear propagation with VHDL-AMS. in Proceedings of FDL’04: Forum on Specification and Design Languages, 2004.

		Рашид Гуелаз окончил университет им. Генри Пуанкаре в г. Нанси, Франция по специальности приборостроение и микроэлектроника в 2002 г. В настоящее время работает над диссертацией. Научные интересы: моделирование ультразвуковых систем. e-mail: rachid.guelaz(at)lien.uhp-nancy.fr
		Джилали Кортиче окончил университет Науки и Технологии в г. Оран, Алжир в 1985 г. Диссертацию защитил в университете им. Генри Пуанкаре (Нанси, Франция) в 1991. В настоящее время — профессор этого университета. Научные интересы: нелинейные ультразвуковые явления, моделирование ультразвуковых систем.
		Мустафа Нади окончил университет им. Генри Пуанкаре в г. Нанси, Франция по специальности приборостроение и микроэлектроника в 1985 г. Там же в 1990 защитил диссертацию. В настоящее время — профессор этого университета. Научные интересы: нелинейные ультразвуковые явления, спектроскопия.
		Патрик Рот сотрудник университета им. Генри Пуанкаре. Работает в области применения ультразвука в биологических исследованиях и в медицине.