超聲波探頭的基本原理

超聲波探頭的基本原理

   超聲波探頭(Ultrasonic Probe)是超聲診斷儀*的關(guān)鍵部位，它既能將電信號變換為超聲信號，又能將超聲信號變換為電信號，即具有超聲發(fā)射和接受雙重功能。

    超聲探頭的核心是壓電晶體或復(fù)合壓電材料。早期用于超聲探頭的換能器是具有壓電效應(yīng)的晶體，采用高分子聚合物壓電材料作為換能器，它具有頻率帶寬、低阻抗、柔軟易加工的特點。當(dāng)前探頭已開始采用陶瓷與高分子聚合物合成的復(fù)合材料。

    自然界中存在著某些特殊晶體，當(dāng)受到外力的作用產(chǎn)生形變時，會在晶體表面產(chǎn)生電荷的聚集而形成電壓，這種效應(yīng)叫做壓電效應(yīng)，這種晶體叫壓電晶體。

    壓電晶體(振子)是超聲換能器的核心部件。壓電晶體可分為天然和人造兩種。石英晶體是一種天然壓電料，但價格昂貴，性能指標(biāo)一致性不好。目前使用壓電材料基本上都是人造壓電晶體。

    超聲探頭的結(jié)構(gòu)、型式，和外加激勵脈沖參數(shù)、工作和聚焦方式等條件，對其發(fā)射的超聲束形狀有很大關(guān)系，對超聲診斷儀的性能、功能、質(zhì)量也有很大關(guān)系.而換能器陣元材料對超聲束形狀關(guān)系不大;但對其發(fā)射和接收的壓電效率、聲壓、聲強(qiáng)及成像質(zhì)量關(guān)系較大.

    單探頭:它通常選用磨制成平面薄圓片形的壓電陶瓷作為換能器。超聲聚焦通常采用薄殼球形或碗型換能器有源聚焦和平面薄圓片配聲透鏡聚焦兩種方式。常用于A型、M型、機(jī)械扇掃和脈沖多普勒工作方式的超聲診斷儀中。

    機(jī)械探頭:按壓電晶片數(shù)和運動方式可分為單元換能器往返擺動掃描和多元換能器旋轉(zhuǎn)切換掃描探頭兩類。按掃差平面特性可分為扇形掃查、全景徑向掃查和矩形平面線形掃查探頭。

    電子探頭:它采用多元結(jié)構(gòu)，利用電子學(xué)原理進(jìn)行聲束掃查。按結(jié)構(gòu)和工作原理它可分為線陣、凸陣和相控陣探頭。