第二章 医用超声换能器
功能
电能量←→超声能量 超声能量 电能量 相互转换
重要性
整台超声仪器性能的关键
材料性能种类
压电换能器——超声诊断仪主要用之 １. 压电换能器 超声诊断仪主要用之 超声治疗仪用之 ２. 磁致伸缩换能器——超声治疗仪用之 磁致伸缩换能器
Hale Waihona Puke 第一节 压电换能器一、压电效应
1. 正向压电效应
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材料两端加压力 两电极产生 材料两端加压力→两电极产生电场 压力 两电极产生电场 形变→晶格电偶极矩变化 电荷积累→电场 压力 →形变 晶格电偶极矩变化 电荷积累 电场 形变 晶格电偶极矩变化→电荷积累 2. 逆向压电效应
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-----材料两端加电压 材料产生 材料两端加电压→材料产生形变 电压 材料产生形变 电压→电场 晶格电偶极受力→应力 电场→晶格电偶极受力 应力→形变 电压 电场 晶格电偶极受力 应力 形变 材料正、 材料正、逆向压电效应可逆
3．匹配层 ．
（1）作用 ） 使晶体辐射的超声有效进入人体， ① 使晶体辐射的超声有效进入人体， 实现对人体组 织的检查。换能器和人体之间声阻抗匹配，条件： 织的检查。换能器和人体之间声阻抗匹配，条件：
Z匹 = Z晶 ⋅ Z皮 ,
l匹 = (2n −1)λ匹 4 ／
② 增加换能器的带宽 ③ 隔开晶体和人体，保护晶体，免受机械、化学 隔开晶体和人体，保护晶体，免受机械、 损坏；保护人体，免受激励电压的伤害。 损坏；保护人体，免受激励电压的伤害。 （2）要求 ） ① 衰减系数低 ② 耐磨损 （3）材料 ） 环氧树脂、二酊脂、 环氧树脂、二酊脂、乙二氨等
第三节 探头的结构及其作用
超声探头——超声检测用换能器 超声检测用换能器 超声探头 各种超声诊断仪， 各种超声诊断仪， 探头基本结构 大致相同， 型为例。 大致相同，以Ａ型为例。
一、探头的基本结构
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 压电晶片 吸声背块 匹配层 电极、 电极、导线 声隔离层 保护层 外壳
2．吸声背块 ．
（1）作用 ） 吸收晶体背向辐射的超声， ① 吸收晶体背向辐射的超声，减少或消除晶体两端 之间超声的多次反射造成的干扰 增大晶片阻尼，使发射脉冲窄， ② 增大晶片阻尼，使发射脉冲窄，从而提高分辨率 （2） 要求 ） 与压电晶体的声阻抗相等， ① 与压电晶体的声阻抗相等，以全部吸收背向辐射 对超声的吸收力强，很快衰减， ② 对超声的吸收力强，很快衰减，不再反射 （3）组成 ） 环氧树脂 + 钨粉 + 橡胶粉 空气背衬，几乎全反射，效率最高，用于超声治疗仪。 空气背衬，几乎全反射，效率最高，用于超声治疗仪。