Sviluppo di un sistema Sviluppo di un sistema per la focalizzazione per la focalizzazione dinamica di un fascio dinamica di un fascio

ultrasonoroultrasonoro

Laureando:Marco DALLE FESTE

Relatore:Prof. Antonio BOSCOLO

Correlatore:Ing. Francesco ARMANI

Il problemaIl 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 prepostiGli obiettivi preposti

• sviluppo sistema per la focalizzazione dinamica di ultrasuonio realizzare un sistema dinamicoo piattaforma a basso costoo funzione di focalizzazione e deflessione del

fascio ultrasonoro

• Caratterizzazione qualitativa del dispositivo

Stato dell’arteStato dell’arteScanner lineari sequenziali

o Campo di misurazione limitatoo Profondità focale fissao Scansione relativamente rapida

Scanner settoriali meccanicio Ingombrantio Profondità focale fissao Scansione molto lenta

Scanner ‘linear phased array’o Meccanica più leggerao Focalizzazione dinamicao Scansione in real-time

Scanner ‘linear phased array’

o meccanicoo puramente analogicoo misto digitale-analogico

Possibili approcciPossibili approcci

Motivazioni della scelta:

•Facile scalabilità•Versatilità•Controllo real-time

Progettazione e sviluppoProgettazione e sviluppo

Schema a blocchi del dispositivo realizzato

Generatore di funzioni arbitrarieGeneratore di funzioni arbitrarie

• 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

Caratteristiche:•4 canali paralleli•Sincronia•Banda: DC – 80kHz•Possibilità di modulazioni

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

Il DAC multicanaleIl DAC multicanale

Sviluppo del PCBSviluppo del PCB

Accorgimenti adottati:•Lunghezza delle connessioni•Separazione dei piani di massa•Evitare loop della corrente di ritorno

I Trasduttori utilizzatiI Trasduttori utilizzatiCaratteristiche 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 ottenutiRisultati ottenutiCaratterizzazione qualitativa del lobo di emissione•Verifica della deflessione del fascio

Risultati ottenutiRisultati ottenuti• Verifica della focalizzazione del fascio

ConclusioniConclusioni

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’attenzioneGrazie per l’attenzione