实验名称：超声振动骨刀切削试验

　　研究方向：传统骨刀难以满足高精度、高效率以及低损伤的骨科手术要求。超声振动骨刀则是将超声振动施加在骨刀刀头上的一种新型的治疗工具，它具有切削精度高、效率高、以及组织选择性切削等优点，同时还可以有效降低对骨骼、血管以及神经组织的损伤，有助于术后患者的伤口愈合和恢复。针对当前临床传统骨刀存在的问题，提出超声振动骨刀的设计方案，并对超声振动骨刀的振动特性以及切削机理进行试验研究，研发用于医学临床使用的超声振动骨刀，通过调节超声振动骨刀工作电压大小等手段，可调节骨刀刀头的振动幅度，当骨刀刀头和骨骼接触作用后，通过骨刀刀头对骨骼的高频振动冲击作用，可达到切割骨骼的目的。使用超声振动骨刀时可以有效的避免切到病人的神经血管等软组织，使得手术过程的整个安全性得到了提升，即使医师在进行手术的过程中不经意间触碰到病人的血管，超声振动骨刀也不会切破血管，也不会使得整个手术区域变成一片血肉模糊，不会因此而影响手术的正常进行或者手术速度。

　　实验目的：调节功率放大器的输出功率，通过激光测振仪测得不同超声功率下的超声振幅，为后期实验做铺垫。

　　测试设备：高压功率放大器、信号发生器、示波器、超声骨刀、激光测振仪等。

　　实验过程：信号发生器发出高频超声激励信号为超声振动骨刀装置提供激励信号，ATA-4052C高压功率放大器将激励信号放大输出至超声骨刀，示波器用于观察功率放大器的输出频率以及波形，以便实时调节功率放大器的输出信号，使超声振动骨刀装置始终工作在谐振状态，调节功率放大器的输出功率，通过激光测振仪测得不同超声功率下的超声振幅，实验原理图如图1-1。

　　图1-1超声振动骨刀切削试验装置示意图

　　实验结果：通过激光测振仪测得不同超声功率下的超声振幅如图1-2所示，从图1-2中可以看出，随着功率放大器的输出功率的增加，超声振动骨刀输出振幅也在不断增加，且随着输出功率的增加超声振动骨刀振幅值呈现近似线性变化，超声振动骨刀振幅值在超声波发生器输出功率为100%时达到最大，超声振动骨刀振幅在超声波发生器输出功率为40-60%时上升较为平缓。

　　图1-2不同超声功率下的超声振动骨刀输出振幅

　　放大器在该实验中发挥的效能：功率放大器

　　选择该功率放大器的原因：失真度低、电压精准度高、带宽高、输出波形好、操作简单、调节方便、输出阻抗较小，能够使信号达到80dB的信噪比；

　　功率放大器推荐：ATA-4052C

　　图：ATA-4052C高压功率放大器指标参数

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