Er：YAG激光牙科治疗仪设计与仿真
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摘要
Er：YAG激光在牙科上有着广泛的运用。本文研制了一种新型激光牙科治疗仪，能够对牙齿进行切割和钻孔，代替牙钻进行治疗。阐述了Er：YAG激光的基本理论；设计了包括激光棒、闪光灯、聚光腔和谐振腔、传输光纤在内的一整套激光装置；设计了PWM开关激光电源；并为激光牙科治疗仪设计了智能控制系统。
同时，为了优化电源电路，获取电路最佳参数，用PSPICE软件对电源电路进行了计算机仿真。在仿真中构造了变压器模型和VMOSFET模型，对电源电路进行了验证。对于一些难以计算和测量的重要参数，通过仿真确定其数值，并对仿真法的准确性进行了验证。
Er: YAG laser is widely used in dentistry. The paper has developed a new laser therapeutic instrument for dentistry. It can incise and drill in tooth in place of tooth drill. The paper has set forth the basic theory of EnYAG laser; And designed a whole laser device, including laser rod, flash lamp, optical collector and optical resonator, optical fiber; And designed a set of PWM switch power supply; And designed a set of micro-computer control system for the laser instrument.
For optimizing the power supply circuit, and receiving optimization of parameter, the power supply circuit has been simulated by PSPICE software. In simulation, set up transformer and VMOSFET model, and confirmed the correctness of circuit. For the parameter that it is difficulty to calculate and measure, confirm their value by simulation, and affirm the accuracy of simulation method.
同时，为了优化电源电路，获取电路最佳参数，用PSPICE软件对电源电路进行了计算机仿真。在仿真中构造了变压器模型和VMOSFET模型，对电源电路进行了验证。对于一些难以计算和测量的重要参数，通过仿真确定其数值，并对仿真法的准确性进行了验证。
Er: YAG laser is widely used in dentistry. The paper has developed a new laser therapeutic instrument for dentistry. It can incise and drill in tooth in place of tooth drill. The paper has set forth the basic theory of EnYAG laser; And designed a whole laser device, including laser rod, flash lamp, optical collector and optical resonator, optical fiber; And designed a set of PWM switch power supply; And designed a set of micro-computer control system for the laser instrument.
For optimizing the power supply circuit, and receiving optimization of parameter, the power supply circuit has been simulated by PSPICE software. In simulation, set up transformer and VMOSFET model, and confirmed the correctness of circuit. For the parameter that it is difficulty to calculate and measure, confirm their value by simulation, and affirm the accuracy of simulation method.
引文
[1]李粉玉等《人工晶体》Vol．4 1989年第一期P25
[2]李粉玉，大尺寸铒钇铝石榴石单晶的研制，西光晶体材料厂，1990年12月
[3]友清供，Er：YAG牙科激光器，《激光与光电子学进展》，1999年第8期
[4]东初供稿，医用铒激光的崛起，《光电子技术与信息》，1997年第2期
[5]杨宝成，沈国土等，Er：YAG激光器及其医学应用，《激光集锦》，1994年第2期
[6]鲍良弼、叶兵等，Er：YAG激光采血仪，《合肥工业大学学报》，1999年11期
[7]张秀荣等，2.94pan YAG：Er~(3+)激光器的研究，《中国激光》，1991年第8期
[8]Leo J.Miserendino, Robert M.Pick. Laser in Demistry, Chicago: Quintessence Publishing Co,Inc. 1995:41
[9]马养武，陈钰清，《激光器件》，浙江大学出版社．1996
[10]赵福运，《实用激光治疗学——激光在口腔、耳鼻喉、皮肤科的应用》，北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社．1995
[11]David H.Sliney, Stephen L.Trokel. Medical Laser and Their Safe Use. New York: Springer-Verlag, 1992:4
[12]Watter Koechner. Solid-State Laser Engineering.1992
[13]范安辅，徐天华，《激光技术物理》，四川大学出版社．1996
[14]Abraham I.Pressman. Swithing Power Supply Design. ISBN 0-07-052236-7.Second Edition
[15]张占松．《开关电源的原理与设计》．电子工业出版社．1998．
[16]阮新波，严仰光．《脉宽调制DC-DC变换器的软开关技术》．科学出版社．1999．
[17]Philips Data Handbook[Z], Components and Materials, Part 4a. Eindhoven 1978
[18]范瑞卿．开关稳压电源中的功率变压器的设计方法．《火力与指挥控制》．2001年第六期
[19]郑继红．Er：YAG激光验血采样装置及其应用研究．合肥工业大学硕士论文．2001年
[20]马家辰，孙玉德．《MCS51单片机原理及接口技术》．哈尔滨工业大学出版社．1998年9月
[21]吴雄华，陈承东，钱范仲．《矩阵论》．同济大学出版社．1993年3月
[22]zhou D. Synthesis of PWM DC-DC Power Converters [D]. Ph.D.thesis, California Institute of Technlogy, October 1995:35-71.
[23]张新胜．模拟电路的计算机仿真及在开关电源的应用．大连理工大学硕士论文．1999年：22-41
[24]刘胜利．《现代高频开关电源使用技术》．电子工业出版社．2001年9月
[25]高文焕，汪蕙．《模拟电路的计算机分析与设计——PSPICE程序应用》．清华大学出版社．1999年1月
[26]OrCAD inc.OrCAD PSPICE Reference Manual. October 1998
[27]D.C.Jiles, and D.L.Atherton,"Theory of freeonmagnetic hystersis"Journal of Magnetism and Magnetic Material,61,48,(1986)
[28]Zhang Li. Modern Power Electronic Technology(M).Science Press,1995
[29]何广敏，赵万生．影响功率MOSFET开关速度的因素分析．机械与电子．2000年第一期
[30]刘星平．功率场效应管驱动电路的研究．电气开关．2002年第二期
[31]周永忠，章进法．功率MOSFET模块驱动电路．电力电子技术，1993(4)
[32]J.C.Bower, and H.Neinhaus,SPICE2 Computer Model for HEXFETs,App;ication Note 954A,reprinted in HEXFET Power MOSFET Databook, International Rectifier Co.#HDB-3
[33]何湘宁．用PSPICE多瞬态分析法建立新型电力电子器件的模型特性．电力电子技术．1995(3)
[34]X He,B W Willams et al.Composite Power Swithing Semiconductor Models and Their Parametric Sensitivity Analysis.Beijing 1994,188-194
[35]陈艳峰，丘水生．PWM开关功率变换器闭环系统数值仿真的一种方法．电机与控制学报．2000(3)
[36]周宝霞，陈治明，王守觉．适合于PSPICE的一种精确的功率MOSFET等效电路．半导体学报．1996(4)
[37]"HEXFET POWER MOSFET Designer's Manual", Internation Rectifier ,September 1993,HDM-3
[38]周震，吴金，杨廉峰，魏同力．SPICE模拟中的收敛问题分析．电子器件．2001(12)
[39]崔旭晶，华宇宁．电路PSPICE技术设计与仿真．沈阳工业学院学报．1999(12)
[40]周嘉农，曾小平．DC-DC开关变换器的建模与分析的动态评述．华南理工大学学报．2000(8)
[2]李粉玉，大尺寸铒钇铝石榴石单晶的研制，西光晶体材料厂，1990年12月
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[10]赵福运，《实用激光治疗学——激光在口腔、耳鼻喉、皮肤科的应用》，北京医科大学、中国协和医科大学联合出版社．1995
[11]David H.Sliney, Stephen L.Trokel. Medical Laser and Their Safe Use. New York: Springer-Verlag, 1992:4
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[34]X He,B W Willams et al.Composite Power Swithing Semiconductor Models and Their Parametric Sensitivity Analysis.Beijing 1994,188-194
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