引言

隨著醫學技術的不斷進步，超聲技術已成為現代醫學診斷和治療中不可或缺的一部分。從超聲成像到超聲治療，其應用范圍日益廣泛。為了確保醫學超聲設備的精確性和安全性，對其振動特性的準確測量顯得尤為重要。激光測振儀，作為一種高精度、非接觸式的測量工具，為醫學超聲設備的研發、質檢及性能優化提供了強有力的技術支持。本文將詳細探討激光測振儀在醫學超聲領域的應用，并通過具體案例分析其測量步驟和方法原理。

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激光測振儀的技術優勢

高空間分辨率：激光聚焦光斑小，通常可達微米級，使得其能夠快速定位并測量如超聲手術刀、潔牙器等小尺寸超聲器件。

非接觸式測量：無需與被測物體接觸，避免了測量過程中對設備的干擾，提高了測量效率和準確性。特別適用于產線上的快速檢測，確保產品一致性。

寬帶檢測能力：最高可檢測至2.5MHz的高頻超聲，同時滿足1nm以下的微弱振動分辨率要求，確保了測量的高精度。

振動模態全場成像：結合掃描式激光測振儀，可實現對超聲設備振動模態的全場成像和分析，為性能優化提供全面的實驗數據。

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小型激光振動測振儀的技術特點

小型激光振動測振儀通過光學相干檢測光路和測距光路的集成，實現了體積的大幅減小（約半個火柴盒大小）。其關鍵技術指標包括：

非接觸測量：避免了對被測物體的物理接觸，減少了測量誤差。

納米級測量精確度：通過高精度光學系統，實現納米級的振動測量。

動態響應能力：快速響應動態變化，適用于高頻振動測量。

抗干擾能力強：通過光學隔離和信號處理技術，有效抑制外界干擾。

體積小、易集成：便于集成到各類系統中，提高測量的靈活性和便捷性。

應用案例：超聲手術刀的振動特性測量

測量步驟

設備準備：

將小型激光振動測振儀固定于穩定的三腳架上，確保測量光路與被測超聲手術刀垂直。

連接測振儀與數據采集系統，設置采樣頻率和測量參數。

2.預校準：

使用標準振動源對測振儀進行校準，確保測量準確性。

校準過程中，記錄不同頻率下的振動幅值和相位，建立校準曲線。

3.測量實施：

開啟超聲手術刀，設置其工作頻率（如40kHz）。

使用激光測振儀對超聲手術刀的刀頭進行逐點掃描，記錄振動幅值和相位分布。

通過數據采集系統，實時顯示并存儲測量數據。

4.數據分析：

對測量數據進行處理，繪制振動幅值和相位分布圖。

分析振動模態，識別潛在的諧振點和振動不均勻區域。

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方法原理

激光測振儀基于多普勒效應原理進行測量。當激光束照射到振動的物體表面時，由于物體表面的振動，反射光的頻率會發生變化。通過檢測反射光與入射光之間的頻率差，可以計算出物體的振動速度。進一步積分，即可得到振動位移。

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具體公式如下：

Delta f = frac{2v}{lambda} ] 其中，(Delta f) 為反射光與入射光的頻率差，(v) 為物體振動速度，(lambda) 為激光波長。 通過測量不同位置的振動速度，可以構建出整個超聲手術刀的振動分布圖，進而分析其振動特性和模態。

結論

激光測振儀在醫學超聲領域的應用，為超聲設備的研發、質檢和性能優化提供了強有力的技術支持。通過高精度、非接觸式的測量方式，能夠準確獲取超聲設備的振動特性和模態信息。小型激光振動測振儀的出現，更是進一步提高了測量的便捷性和靈活性。未來，隨著技術的不斷發展，激光測振儀在醫學超聲領域的應用前景將更加廣闊。

審核編輯 黃宇