1.一種基于焦域軸向最大振速的聚焦超聲功率測量系統(tǒng),其特征在于:包括計算機、函數(shù)信號發(fā)生器、功率放大器、數(shù)據(jù)采集器、激光解碼器、激光探頭以及置于水中的HIFU換能器和反光膜,所述HIFU換能器依次連接有功率發(fā)大器、函數(shù)信號發(fā)生器、計算機,此外,計算機還通過數(shù)據(jù)采集器、激光解碼器連接至激光探頭,所述HIFU換能器、反光膜和激光探頭的軸線順序重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于焦域軸向最大振速的聚焦超聲功率測量方法,其特征在于:步驟(1)所述HIFU換能器為球殼聚焦換能器,半徑a為1~20cm,焦距R大于半徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于焦域軸向最大振速的聚焦超聲功率測量方法,其特征在于:所述反光膜的尺寸大于1cm2,厚度小于100μm。
4.一種基于焦域軸向最大振速的聚焦超聲功率測量方法,其特征在于:包括以下步驟:
(1)計算機控制函數(shù)信號發(fā)生器輸出與HIFU換能器中心頻率相同的正弦信號,經(jīng)過功率放大器放大后驅(qū)動HIFU換能器產(chǎn)生超聲信號,經(jīng)過水傳播后產(chǎn)生聚焦,同時將反光膜移至和焦距相應(yīng)的距離上,使反光膜產(chǎn)生最大振動;
(2)調(diào)整激光探頭方向使反光膜的反射光最強,并和激光探頭的入射光在探頭輸出端形成穩(wěn)定的干涉信號,經(jīng)過激光解碼器和數(shù)據(jù)采集器,獲得反光膜測量點上的振動位移和振速波形,調(diào)整激光探頭的位置,尋找反光膜上焦平面的中心來獲取焦點軸向振速Vz;
(3)根據(jù)換能器表面振速換能器表面振速ua和焦點軸向振速Vz之間的線性關(guān)系,以及HIFU換能器的半徑a和焦距R,HIFU換能器的聲功率W和Vz2成正比的關(guān)系,利用所測量的Vz來計算HIFU聚焦換能器的聲功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于焦域軸向最大振速的聚焦超聲功率測量方法,其特征在于:步驟(3)換能器表面振速ua和焦點軸向振速Vz的關(guān)系為:
其中是焦域軸向最大振速的增益系數(shù),k=ω/c0是聲波的波數(shù),ω是聲波頻率,c0是水中的聲速,通過測量的Vz計算出換能器表面振速ua。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于焦域軸向最大振速的聚焦超聲功率測量方法,其特征在于:步驟(3)HIFU換能器的聲功率W和焦點軸向振速Vz的關(guān)系為:
其中是基于焦點軸向最大振速的聲功率系數(shù),I是HIFU換能器表面聲強,S是HIFU換能器效聲源面積,ρ0和c0是水的密度和聲速。