[发明专利]一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像系统

权利要求书

1.一种压电探测梁，其特征是，包括悬臂梁(21)、压电应变感知片(22)、压电激振片(23)和探针(24)；

其中，悬臂梁(21)的一端为自由端，设置有探针(24)；压电应变感知片(22)位于悬臂梁(21)的上表面；压电激振片(23)位于悬臂梁(21)的下表面；探针(24)为柱体，其头部为球状或球面，并垂直于悬臂梁(21)，安装在自由端；压电激振片(23)在交变信号激振下产生振动，压电激振片(23)振动之后带动所述的压电探测梁与样品发生接触振动；压电应变感知片(22)测量所述压电探测梁的振动应变信号。

2.一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像系统，其特征是，所述弹性成像系统包括：计算机(3)、如权利要求1所述的压电探测梁(1)、机械臂(2)、压电梁激振电源(4)、滤波器(5)和数据采集卡(6)；

其中，计算机(3)通过数据线与机械臂(2)、压电梁激振电源(4)和数据采集卡(6)相连；压电梁激振电源(4)通过数据线与压电探测梁(1)上的压电激振片(23)相连；数据采集卡(6)与滤波器(5)通过数据线相连，滤波器(5)与压电探测梁(1)上压电应变感知片(22)通过数据线相连；压电探测梁(1)一端固定在机械臂(2)上，另一端带有朝下的探针(24)，探针与待测目标接触。

3.如权利要求2所述的浅表组织弹性成像系统，其特征是，所述计算机包含：

运动控制模块，用于控制机械臂的运动，完成扫描检测过程；

信号发生模块，用于控制压电梁激振电源产生激振压电探测梁的信号；

信号采集模块，用于控制数据采集卡采集应变信号；

计算模块，用于追踪压电探测梁共振频率，并计算各个测点的弹性模量。

4.如权利要求2所述的浅表组织弹性成像系统，其特征是，所述压电梁激振电源(4)产生激振信号控制压电激振片(23)振动，滤波器(6)调节处理压电应变感知片(22)感知到的振动信号，采集卡(6)采集经过调理的振动信号并传给计算机(3)。

5.如权利要求2所述的浅表组织弹性成像系统，其特征是，所述压电探测梁(1)采用弹性好的金属片或高分子板制作。

6.一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像方法，包括如下步骤：

将压电探测梁的探针与待测样品的表面接触；

计算机运动控制模块控制机械臂移动压电探测梁扫描待测组织所在的区域；

计算机信号发生模块发出交变的电信号激励压电激振片，压电激振片带动压电探测梁进行谐振；

压电应变感知片感知压电探测梁的振动并输出振动信号，该信号经由滤波器进行信号调理，调理之后的振动信号由数据采集卡采集，最后由计算机处理数据采集卡采集得到的振动信号；

计算机中的计算模块从振动信号中提取压电探测梁的共振频率；

计算模块通过压电探测梁共振频率与测点弹性模量之间的力学关系完成对待测组织弹性模量的定量计算；

计算模块存储记录各探测点的弹性模量值和各探测点的位置，通过组合弹性模量和位置信息进行数字成像，得到表征待测组织的力学信息的弹性模量分布图。

7.一种基于压电悬臂梁接触振动的浅表组织弹性成像方法，包括如下步骤：

1)确定待检测器官或组织的扫描区域；

2)设定弹性成像系统的扫描参数；

3)根据所设定的扫描参数，计算机控制机械臂运动；

4)压电探测梁的与检测目标接触点发生接触谐振；

5)计算机采集并处理压电探测梁振动信号，记录测点位置；

6)计算模块追踪共振频率，计算所测点的弹性模量值；

7)移动台按照设定的扫描程序移动到下一个测点，对下一测点进行测量；

8)重复步骤3)至7)，完成对检测区域所有点的测量；

9)主控程序控制数据处理程序形成弹性模量分布图。

8.如权利要求7所述的浅表组织弹性成像方法，其特征是，步骤2)所述的扫描参数包括：扫描分辨率、速度、采样率、接触力。