基于E類功率放大器的雙頻超聲治療系統(tǒng)研究

張 敏，張元良*，李瑞品，2

（1.大連理工大學機械工程學院，遼寧大連 116023；2.解放軍68067部隊，甘肅武威 733299）

0 引言

具有一定能量的超聲波作用到人體能夠產(chǎn)生多種生物效應，如熱效應、機械效應和空化效應等[1]。這些生物效應對人體組織具有明顯的治療作用，因此臨床上出現(xiàn)了多種超聲治療的方法，其中超聲治療儀對于扭傷、骨折、心腦血管等疾病治療以及美容具有很好的效果。超聲治療系統(tǒng)的頻率和輸出功率決定著其療效。不同頻率的超聲波在人體組織內(nèi)的衰減程度不同，頻率越高，衰減越強，人體組織吸收熱量越高，所以超聲穿透的深度越淺，超聲治療儀的選用頻率一般在800 kHz～3 MHz。超聲強度越大，生物治療效應越明顯，超聲治療儀的超聲輸出功率強度一般在 0.1～3.0 W/cm2范圍內(nèi)[2]。

縱觀目前的超聲治療儀市場，大部分產(chǎn)品為單一頻率輸出，多為利用晶振由觸發(fā)電路分頻后得到驅動換能器的頻率[3]，這種方法的缺點在于頻率單一，且不夠穩(wěn)定；也有部分產(chǎn)品采用傳統(tǒng)的變壓器功率放大電路，超聲信號發(fā)生器為晶體管正弦波振蕩器，效率較低，電路結構復雜。國內(nèi)鮮有雙頻輸出的超聲治療儀，市場上的雙頻超聲治療儀多為荷蘭、日本等國外產(chǎn)品，且價格高達近10萬元，難以被大眾百姓接受。針對這些問題，開發(fā)價格低廉、安全可靠的雙頻超聲治療儀是目前該領域的新方向。

超聲換能器的功率驅動電路是超聲治療系統(tǒng)設計的關鍵。與傳統(tǒng)的功率放大電路不同，E類功率放大器采用的是開關式放大電路，在滿足零電壓開關技術（zero voltage switch，ZVS）條件下[4]，理論效率可以達到100%?！?br>