Sviluppo di un sistema per
la focalizzazione dinamica di
un fascio ultrasonoro
Relatore:
Prof. Antonio BOSCOLO
Laureando:
Marco DALLE FESTE
Correlatore:
Ing. Francesco ARMANI
Il problema
Focalizzare e deflettere dinamicamente un fascio ultrasonoro
nel semipiano posto di fronte alla schiera di trasduttori
Applicazioni tipiche:
• Campo medico
• Settore industriale
Gli obiettivi preposti
• sviluppo sistema per la focalizzazione dinamica di
ultrasuoni
o realizzare un sistema dinamico
o piattaforma a basso costo
o funzione di focalizzazione e deflessione del fascio
ultrasonoro
• Caratterizzazione qualitativa del dispositivo
Stato dell’arte
Scanner lineari sequenziali
o Campo di misurazione limitato
o Profondità focale fissa
o Scansione relativamente rapida
Scanner settoriali meccanici
o Ingombranti
o Profondità focale fissa
o Scansione molto lenta
Scanner ‘linear phased array’
o Meccanica più leggera
o Focalizzazione dinamica
o Scansione in real-time
Possibili approcci
Scanner ‘linear phased array’
o meccanico
o puramente analogico
o misto digitale-analogico
Motivazioni della scelta:
•
•
•
Facile scalabilità
Versatilità
Controllo real-time
Progettazione e sviluppo
Schema a blocchi del dispositivo realizzato
Generatore di funzioni arbitrarie
Caratteristiche:
•
•
•
•
4 canali paralleli
Sincronia
Banda: DC – 80kHz
Possibilità di modulazioni
• PC: calcola gli sfasamenti dei quattro canali paralleli isocroni
• Microcontrollore: genera i campioni della forma d’onda a
14 bit di risoluzione
• DAC: converte in modo isocrono i campioni di ogni canale
Il DAC multicanale
Le specifiche prese in considerazione sono:
• Risoluzione
• Velocità di conversione
• Tipo di comunicazione supportata
Gli AD5446 adottati garantiscono:
• 14 bits di risoluzione + 2 bits di controllo
• 2,7MSPS
• Comunicazione seriale SPI fino a 50MHz
• 12Mhz multiplying bandwidth
Sviluppo del PCB
Accorgimenti adottati:
• Lunghezza delle connessioni
• Separazione dei piani di massa
• Evitare loop della corrente di
ritorno
I Trasduttori utilizzati
Caratteristiche tecniche del costruttore:
•Frequenza di risonanza nominale 40kHz
•Lobo di emissione di 60°
•Basso costo
Caratterizzazione effettuata:
• Frequenza di risonanza effettiva
circa 41kHz
• Lobo di emissione a scarsa
linearità
• Comportamento capacitivo
Adattamento d’impedenza
Risultati ottenuti
Caratterizzazione qualitativa del lobo di emissione
• Verifica della deflessione del fascio
Risultati ottenuti
• Verifica della focalizzazione del fascio
Conclusioni
E’ stato verificato, in modo qualitativo, il corretto
funzionamento del sistema
Possibili sviluppi futuri
• Distanziometro/velocimetro selettivo
• Scanner bidimensionale
• Estensione nel campo tridimensionale
Grazie per l’attenzione