医用超声换能器
医用超声换能器
2．吸声背块
（1）作用
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 ② 增大晶片阻尼，使发射脉冲窄，从而提高分辨率 （2） 要求
① 与压电晶体的声阻抗相等，以全部吸收背向辐射 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。
第二章 医用超声换能器
功能 电能量←→超声能量 相互转换
重要性 整台超声仪器性能的关键
材料性能种类 １. 压电换能器——超声诊断仪主要用之 ２. 磁致伸缩换能器——超声治疗仪用之
第一节
一、压电效应
1. 正向压电效应
压电换能器
++++++
------
材料两端加压力→两电极产生电场 压力 →形变→晶格电偶极矩变化→电荷积累→电场 2. 逆向压电效应
3．匹配层
（1）作用 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：
Z匹 Z晶 Z 皮 ,
l匹 (2n 1)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 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、乙二氨等
++++++
-----材料两端加电压→材料产生形变 电压→电场→晶格电偶极受力→应力→形变 材料正、逆向压电效应可逆
第三节
探头的结构及其作用
超声探头——超声检测用换能器
各种超声诊断仪，探头基本结构 大致相同，以Ａ型为例。
超声波换能器电压
超声波换能器电压
超声波换能器电压是指超声波换能器所需要的电压。
超声波换能器是一种将电能转换为机械能的装置，它能够将电能转换为超声波能量，从而实现超声波的产生和传播。
超声波换能器广泛应用于医疗、工业、军事等领域，是现代科技的重要组成部分。
超声波换能器的电压是影响其工作效果的重要因素之一。
一般来说，超声波换能器的电压越高，其产生的超声波能量就越大，传播距离也就越远。
但是，过高的电压也会导致超声波换能器的损坏，因此需要根据具体情况进行调整。
在医疗领域中，超声波换能器的电压通常在几十伏特到几百伏特之间。
医用超声波换能器需要具备高精度、高灵敏度、高可靠性等特点，因此其电压的稳定性和精度要求较高。
在工业领域中，超声波换能器的电压通常在几百伏特到几千伏特之间。
工业用超声波换能器需要具备高功率、高效率、高可靠性等特点，因此其电压的稳定性和精度同样要求较高。
超声波换能器的电压不仅影响其工作效果，还会影响其寿命。
过高或过低的电压都会对超声波换能器的寿命产生不良影响。
因此，在使用超声波换能器时，需要根据具体情况进行电压的调整，以保证其正常工作和长期稳定运行。
超声波换能器的电压是影响其工作效果和寿命的重要因素之一。
在
使用超声波换能器时，需要根据具体情况进行电压的调整，以保证其正常工作和长期稳定运行。
圆形医用超声换能器结构
圆形医用超声换能器结构在医院的超声检查室里，总是充满着一种奇妙又略带紧张的氛围。
我陪着好友小丽去做腹部超声检查，她紧张得像只受惊的小兔子，紧紧抓着我的手。
我们看到医生拿着一个像小探头一样的东西，在小丽的肚子上移动着。
这个小探头，其实就是圆形医用超声换能器的一部分，它就像一个小小的魔法棒，能探测到身体里面的秘密。
那这个圆形医用超声换能器到底有着怎样的结构呢？首先，它有一个外壳，这个外壳就像是换能器的保护铠甲。
它要足够坚固，就像战士的盾牌一样，保护着里面脆弱的部件不受外界的干扰。
这个外壳一般是由特殊的塑料或者金属制成的，摸起来凉凉的，质感很结实。
在外壳里面，有着核心的部件——压电晶体。
这压电晶体啊，可真是个神奇的存在。
它就像一个超级敏感的小耳朵，不过它听到的不是声音，而是超声波的信号。
当电流通过它的时候，它会像个听话的小精灵一样开始振动，然后发出超声波。
而且啊，当它接收到反射回来的超声波时，它又能把这种机械振动转化成电信号，是不是很厉害呢？这就好比一个既能说话又能听话的小精灵，在身体这个神秘的黑暗森林里探索着。
围绕着压电晶体的呢，是匹配层。
这个匹配层啊，就像是一个贴心的小助手。
它的任务就是帮助超声波更好地从换能器传播到人体组织里面。
如果没有它，超声波可能就像一个迷路的孩子，找不到正确的方向。
匹配层就像是一座桥梁，把压电晶体和人体组织连接起来，让超声波能够顺利地通行。
还有一个很重要的部分就是背衬材料。
这背衬材料在换能器的后面，它就像是一个默默付出的幕后英雄。
它的作用是吸收那些向后传播的超声波，防止这些超声波反射回来干扰前面的信号。
它就像一个吸音的海绵，把那些多余的声音都吸收掉，让整个探测过程更加清晰准确。
在换能器的表面，还有一层声透镜。
这声透镜可不得了，它就像一个聪明的小向导。
它能够把从压电晶体发出的超声波聚焦到需要检测的部位。
想象一下，如果超声波是一束光，那声透镜就是一个放大镜，把光线聚焦到一个小的点上，这样就能更清楚地看到身体内部的情况了。
第三章 医用超声换能器
医用超声换能器应用超声波进行诊断时，首先要解决的问题是如何发射和接收超声波，通过使用超声换能器可以解决这个问题。
目前医学超声设备大多采用声电换能器来实现超声波的发射与接收。
声电换能器按工作原理分为两大类，即电场式和磁场式。
电场式中，利用电场所产生的各种力效应来实现声电能量的相互转换，其内部储能元件是电容，它又分为压电式、电致伸缩式、电容式。
磁场式中，是借助磁场的力效应实现声电能量的互相转换，内部储能元件是电感，它又分为电动式、电磁式、磁致伸缩式。
在医学超声工程中，使用的最多的是压电式超声换能器。
§3.1 压电效应与压电材料特性一、压电效应压电效应是法国物理学家Pierre Curie 和Jacqnes Curie 兄弟于1880年发现的。
图3-1 压电效应示意图对某些单晶体或多晶体电介质，如石英晶体、陶瓷、高分子聚合材料等，当沿着一定方向对其施加机械力而使它变形时，内部就产生极化现象，同时在它的两个对应表面上便产生符号相反的等量电荷，并且电荷密度与机械力大小成比例；而且当外力取消后，电荷也消失，又重新恢复不带电状态，这种现象称为正压电效应，如图3-1。
当作用力的方向改变时，电荷的极性也随着改变。
相反，当在电介质的极化方向上施加电场(加电压)作用时，这些电介质晶体会在一定的晶轴方向产生机械变形；外加电场消失，变形也随之消失，这种现象称为逆压电效应(电致伸缩)。
如果在电介质的两面外加交变电场时，电介质产生压缩及伸张，即产生振动，此振动加到弹性介质上，介质亦将振动，产生机械波。
如外加交变电场频率高于20KHz，则这种波即是超声波。
超声接收换能器采用了正压电效应，将来自人体中的声压转变为电压。
超声波发射换能器采用了逆压电效应，将电压转变为声压，并向人体发射。
压电效应是可逆的，压电材料既具有正压电效应，又具有逆压电效应。
医学超声设备中，常采用同一压电换能器作为发射和接收探头，但发射与接收必须分时工作。
[课件]医用超声换能器PPT
![[课件]医用超声换能器PPT](https://img.taocdn.com/s3/m/c2d153f226fff705cd170a13.png)
第一节
一、压电效应
1. 正向压电效应
压电换能器
++++++
------
材料两端加压力→两电极产生电场 压力 →形变→晶格电偶极矩变化→电荷积累→电场 2. 逆向压电效应
++++++
-----材料两端加电压→材料产生形变 电压→电场→晶格电偶极受力→应力→形变 材料正、逆向压电效应可逆
L=λ/2
时，压电体内传播时间
t = L/c = (λ/2)/c = (cT/2)/c = T/2
即：到达对面时，与相移180o的对面振动叠加，达到同 频同相叠加，辐射超声最强，即为谐振情况。对应频率
f = c/λ= c/2L
称基本谐振频率，或基频。
前向
超声
表面位移
０ T/2 T
L
压电体
c, f
超声
（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。
3．匹配层
（1）作用 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：
Z Z Z , l ( 2 n 1 ) ／ 4 匹 匹 匹 晶 皮
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 损坏；保护人体，免受激励电压的伤害。
t
后向
T/2 T 3T/2 t ０ 收缩 膨胀 收缩
一般地，基频或更高频率在压电体内传播从一个 表面到达对面所用时间为： t = L／c = (2n-1)T2n-1 ／2 (n=1,2,…) 即： L= (2n-1)λ2n-1 ／2 或： f2n-1 = 1／T2n-1 = (2n-1)c／2L 时，都能达到谐振。 f1—基频， f 3，f5，f7…—高次谐振频率， f1L＝c／2——材料的频率常数
超声波换能器的原理及应用
超声波换能器的原理及应用1. 引言超声波换能器是一种将电能转换为超声波能量的装置，广泛应用于医学、工业和科学领域。
本文将介绍超声波换能器的原理以及其在不同领域的应用。
2. 超声波换能器的原理超声波换能器基于压电效应工作，通过压电陶瓷材料的电能-机械能转换来产生超声波。
其工作原理如下：•步骤1：输入电压。
将交流电压输入到超声波换能器的电极上。
•步骤2：电能转换。
电压变化引起陶瓷材料的变形，从而产生机械能。
•步骤3：超声波产生。
机械能作用于震动体，使其振动，并传递给工作介质，从而产生超声波。
超声波换能器的原理可以通过以下优点总结： - 高效率：能够将电能转换为超声波能量的效率高达90%以上。
- 宽频带：能够产生多种频率的超声波，适用于不同的应用需求。
- 快速响应：超声波换能器的响应速度非常快，可以快速启动和停止。
3. 超声波换能器的应用超声波换能器在医学、工业和科学领域有广泛的应用。
3.1 医学应用在医学领域，超声波换能器被广泛应用于以下几个方面：•超声成像：超声波换能器可以发送超声波到人体内部，通过接收回波信号来生成人体组织的影像，用于诊断疾病和监测器官功能。
•超声治疗：超声波换能器的超声波能量可以被利用来破坏肿瘤细胞、促进伤口愈合和缓解疼痛等治疗应用。
•超声检测：超声波换能器可以检测血流速度、血管狭窄和心脏功能等生理参数，用于临床诊断和疾病监测。
3.2 工业应用在工业领域，超声波换能器被广泛应用于以下几个方面：•清洗和清理：超声波换能器产生的超声波可以在液体中形成微小气泡，通过气泡的爆破来清洗和清理物体表面，如清洗零件和去除污垢。
•切割和焊接：超声波换能器可以产生高频振动，通过振动能量来切割、焊接和铆接材料，适用于精密加工和组装。
•化学反应：超声波换能器可以加速化学反应速率，提高反应效率，广泛应用于催化反应和合成化学。
3.3 科学研究应用在科学研究领域，超声波换能器被广泛应用于以下几个方面：•材料分析：超声波换能器可以通过测量材料中的超声波传播速度和衰减程度来分析材料的物理性质和结构。
医用超声波发生器的换能器原理
医用超声波发生器的换能器原理医用超声波发生器的换能器原理是将外加的能量转换为超声波。
它是一种物理装置，能够将电能或其他形式的能量转换为高频声波能量。
这些高频声波能够通过特定的介质传播，并在目标物体上产生特定的作用。
换能器的作用有：将电能转换为超声能量；使超声能量具有高的放射性能；可以控制超声波的频率和幅度。
换能器的工作原理是将电能转换成超声能量。
具体来说，换能器是通过一个封装好的密封桶中的传感器把电信号转换成机械振动，然后产生超声波。
传感器可以是压电式、磁式或电磁式，但最常用的是压电式传感器。
压电式传感器内部有一个压电片，当外界施加电压时，压电片就会发生振动，这些振动就可以产生超声波。
换能器的结构一般有三部分：壳体、换能器元件和支撑结构。
壳体是外壳，用来封装换能器元件和支撑结构，一般是金属或塑料制成。
换能器元件包括传感器、振子、悬挂结构和线圈等，它们负责将电能转换成机械振动，从而产生超声波。
支撑结构用来支撑换能器元件，它一般是金属或塑料制成的，也可以是水环或空气环。
换能器的放射性是决定超声治疗效果的关键因素之一。
一般来说，换能器的放射性越高，超声治疗效果越显著。
换能器的放射性取决于换能器元件的材料、结构、尺寸及悬挂结构等。
放射性良好的换能器能够有效地将外加的能量转换成超声能量，使超声波在目标物体上产生有效的作用。
换能器还可以控制超声波的频率和幅度。
频率决定了超声波的波形，幅度决定了超声波的强度，换能器可以控制这两个参数，从而控制超声波在目标物体上的作用。
总之，医用超声波发生器的换能器原理是通过将电能转换成超声能量，并控制超声波的频率和幅度来实现的。
它是医疗超声治疗的关键部件，可以大大提高超声治疗的效果。
超声波换能器工作原理
超声波换能器工作原理超声波换能器是一种将电能转换为超声波能的装置，它在医疗、清洗、焊接等领域都有着广泛的应用。
其工作原理主要涉及到压电效应和超声波传播两个方面。
首先，压电效应是超声波换能器能够将电能转换为超声波能的基础。
压电效应是指某些晶体在受到外力作用时会发生电荷分布不均，从而产生电压的现象。
这种晶体被称为压电晶体，它们在外加电压的作用下会产生形变，并且在形变的同时会发出超声波。
这种现象被称为压电效应，利用这种效应可以将电能转换为超声波能。
其次，超声波传播是超声波换能器工作的另一个重要原理。
一旦压电晶体产生超声波，这些超声波会通过传导介质（如水、空气等）传播出去。
超声波是一种机械波，它的传播是通过介质分子之间的振动传递能量。
当超声波传播到需要作用的对象上时，它会产生一系列的物理效应，比如在清洗领域可以产生高效的清洗效果，在医疗领域可以产生热效应用于治疗等。
总的来说，超声波换能器的工作原理是通过压电效应将电能转换为超声波能，然后通过超声波传播将超声波能传递到需要作用的对象上。
这种原理使得超声波换能器在多个领域都有着广泛的应用，其工作原理的深入理解也为超声波技术的发展提供了重要的理论基础。
在实际应用中，超声波换能器的工作原理还涉及到频率、功率、声压等参数的控制，以及超声波在传播过程中的衰减、反射、折射等现象。
对于超声波换能器的设计、优化和应用都需要对其工作原理有着深入的理解和研究。
总之，超声波换能器是一种将电能转换为超声波能的装置，其工作原理涉及到压电效应和超声波传播两个方面。
通过对其工作原理的深入理解，可以更好地应用超声波技术，并且为其在医疗、清洗、焊接等领域的进一步发展提供理论支持。
第3章 医用超声换能器与探头
第3章 医用超声换能器与探头超声诊断仪是通过探头产生入射超声波(发射波)和接收反射超声波(回波)的，它是诊断设备的重要部件。
高频电能激励探头中的晶体产生机械振动，反射超声波的机械振动又可以通过探头转换为电脉冲。
也就是说探头能将电能转换成声能，又能够将声能转换成电能，所以探头又称作超声换能器。
其原理来自于晶体的压电效应。
§3.1压电效应压电效应泛指晶体处于弹性介质中所具有的一种声-电可逆特性，此现象为法国物理学者居里兄弟于1880年所发现，故也称居里效应（图3-7）。
图3-1晶体的压电效应具有压电效应性质的晶体，称为压电晶体。
目前常用于超声探头的晶体片有锆酸铅、钛酸钡、石英、硫酸锂等人工或天然晶体。
钛酸钡及锆酸铅是在高温下烧结的多晶陶瓷体，把毛坯烧结成陶瓷体后，经过适当的研磨修整，得到所需的几何尺寸，再用高压直流电场极化后，就具有压电性质，成为换能器件。
3.1.1正压电效应在晶体或陶瓷的一定方向上，加上机械力使其发生形变，晶体或陶瓷的两个受力面上，产生符号相反的电荷；形变方向相反，电荷的极性随之变换，电荷密度同外施机械力成正比，这种因机械力作用而激起表面电荷的效应，称为正压电效应，如图3-7(a)。
3.1.2逆压电效应在晶体或陶瓷表面沿着电场方向施加电压，在电场作用下引起晶体或陶瓷几何形状应变，电压方向改变，应变方向亦随之改变，形变与电场电压成比例，这种因电场作用而诱发的形变效应，称为逆压电效应，如图3-7(b)。
一般情况下，压电效应是线性的，然而，当电场过强或压力很大时，就会出现非线性关系。
晶体和陶瓷片因切割方位和几何尺寸的不同，产生机械振动的固有频率也不同，当外加的交变电压的频率与固有频率一致时，产生的机械振动最强；当外加的机械力的频率与固有频率一致时，所产生的电荷也最多。
在超声波诊断仪中激励脉冲的频率必须与探头的固有频率相同。
§3.2压电换能器的特性压电换能器的特性参量很多，现只简单介绍以下3种。
超声波换能器 结构
超声波换能器结构超声波换能器是一种将电能转换为超声波能量的装置。
它由压电材料和金属薄膜构成，具有结构简单、体积小、重量轻、输出能量高等特点。
超声波换能器广泛应用于医学、工业、军事等领域，成为现代科技发展中不可或缺的一部分。
超声波换能器的结构主要包括压电材料和金属薄膜两部分。
压电材料通常采用压电陶瓷或压电晶体，如PZT陶瓷或LiNbO3晶体。
这些材料具有压电效应，即在受到外力作用时能够产生电荷分布的变化，从而实现电能到机械能的转换。
金属薄膜是超声波换能器的另一个重要组成部分，其作用是将压电材料产生的机械振动转化为超声波能量输出。
金属薄膜通常采用铝或铜等导电材料制成，具有良好的导电性和机械性能。
在超声波换能器中，金属薄膜的一端与压电材料相连接，另一端则与外部电路相连。
超声波换能器的工作原理是利用压电效应和金属薄膜的振动特性来实现能量转换。
当外加电压施加到压电材料上时，压电材料会发生机械振动。
这种振动通过金属薄膜传递到工作介质中，产生超声波能量输出。
超声波换能器的输出频率和能量可以通过控制施加在压电材料上的电压来调节。
一般来说，施加在压电材料上的电压越大，压电材料的振动幅度就越大，输出的超声波频率和能量也就越高。
因此，通过调节施加在压电材料上的电压，可以实现对超声波换能器输出的频率和能量的控制。
超声波换能器在医学领域中有着广泛的应用。
例如，它可以用于超声影像技术中的传感器和探头，用于检测人体内部的器官和组织。
此外，超声波换能器还可以用于超声刀、超声清洗器等医疗设备中。
在工业领域中，超声波换能器可以用于测厚仪、超声焊接、超声清洗等领域。
在军事领域中，超声波换能器可以用于声纳系统、超声波通讯等应用。
超声波换能器是一种将电能转换为超声波能量的装置。
其结构简单，但具有重要的应用价值。
通过控制施加在压电材料上的电压，可以实现对超声波输出频率和能量的控制。
超声波换能器在医学、工业、军事等领域都有着广泛的应用，为现代科技的发展做出了重要贡献。
超声换能器工作原理
超声换能器工作原理1.引言1.1 概述概述超声换能器是一种重要的电声转换器件，广泛应用于工业、医学、科研等领域。
它通过电能与机械振动的转换，实现了声波的产生和接收。
在不同的应用领域中，它具有不同的工作原理和结构。
超声换能器的工作原理基于压电效应和回声原理。
当施加高频电场到压电材料上时，由于压电效应的存在，压电材料会发生微小的形变。
这种形变将产生机械振动，并通过传导介质传播出去，形成了超声波。
超声波在超声换能器的结构中发挥着至关重要的作用。
超声换能器的结构通常由压电材料和负载材料组成。
压电材料是产生超声波的关键部分，它具有良好的压电性能。
负载材料用于接收超声波，并将其转换回电能。
除了压电材料和负载材料，超声换能器还包括了传导介质和机械辐射面等组成部分。
超声换能器广泛应用于医学领域，例如超声检测和超声治疗。
它可以通过发射和接收超声波来对人体进行观察和治疗。
在工业领域，超声换能器可用于测量、清洁和焊接等应用中。
此外，随着科技的发展，超声换能器还有着广阔的应用前景，尤其是在无线电通信、物联网和汽车技术等领域。
总体而言，超声换能器是一种具有重要作用的电声转换器件。
通过压电效应和回声原理，它实现了电能与声能的相互转换。
在不同的应用领域中，超声换能器发挥着重要的作用，并且有着广阔的发展前景。
通过进一步研究和技术创新，相信超声换能器将在未来的科技领域中发挥更大的作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：本文共分为引言、正文和结论三个部分进行叙述。
引言部分主要概述了超声换能器工作原理的研究背景和重要性。
首先介绍了超声换能器的定义和作用，然后简要解释了超声换能器的结构和组成。
最后明确了本文的目的，即深入分析和总结超声换能器的工作原理，展望其在未来的应用前景。
正文部分是本文的重点部分，主要讲述了超声换能器的工作原理。
首先详细介绍了超声换能器的定义和作用，包括其在医学、工业和生物科学等领域的广泛应用。
然后着重解释了超声换能器的结构和组成，包括压电材料和电极的选择以及超声波的产生和传播原理。
超声波聚能换能器的特点
超声波聚能换能器的特点超声波聚能换能器是一种特殊设计的换能器，它利用聚焦原理将超声波能量聚集到一个较小的区域，以提高超声波的强度和效率。
这种换能器在许多领域都有广泛的应用，如医学成像、无损检测、清洗和加工等。
以下是超声波聚能换能器的特点：1. 高能量密度：通过聚焦技术，超声波聚能换能器可以将超声波能量聚集到一个较小的区域，从而实现高能量密度的输出。
这使得它在需要局部高强度超声波的场合具有很大的优势。
2. 高效传输：超声波聚能换能器通常具有较好的声学性能，能够高效地将输入的电信号转换为超声波信号，并传输到所需的区域。
这有助于减少能量损失，提高超声波应用的效率。
3. 定向性：通过特定的设计，超声波聚能换能器可以实现超声波的定向传输。
这使得它能够在特定的方向上集中超声波能量，提高超声波的强度和穿透能力。
这种定向性在某些应用中是必要的，例如在医学成像中需要将超声波聚焦到特定的组织或器官上。
4. 可定制性：超声波聚能换能器的形状和尺寸可以根据具体需求进行定制。
不同的应用场景可能需要不同形状和尺寸的换能器，以满足特定的声学和机械要求。
5. 可靠性：与其他类型的换能器相比，超声波聚能换能器通常具有较高的可靠性和稳定性。
它的结构相对简单，没有过多的机械运动部件，因此在使用寿命和稳定性方面表现较好。
6. 环境适应性：超声波聚能换能器具有较强的环境适应性，能够在不同的温度、湿度和压力条件下工作。
这种适应性使得它在各种复杂环境中都能保持稳定的性能。
总之，超声波聚能换能器具有高能量密度、高效传输、定向性、可定制性、可靠性和环境适应性等特点。
这些特点使得它在许多领域中成为一种高效、可靠的超声波应用解决方案。
第二章 医学超声换能器
超声
L
压电体
c, f
如果某压电材料中纵波的传播速度为c，材料的厚度为 ， 如果某压电材料中纵波的传播速度为 ，材料的厚度为L， 则谐振发生在L为下列值上 为下列值上： 则谐振发生在 为下列值上：
(2n − 1)λ L = , , , ⋅⋅⋅, 2 2 2 2
或者
2L λ2 n −1 = , (n = 1, 2,3 ⋅⋅⋅) 2n − 1
上述讨论的是双面辐射， 上述讨论的是双面辐射，即换能器两个表面都能自由 运动。假如换能器的后表面粘上一块硬材料， 运动。假如换能器的后表面粘上一块硬材料，其声阻抗比 换能器要高得多，而前表面可自由运动， 换能器要高得多，而前表面可自由运动，这种情况为单面 辐射，此时其长度L满足以下关系时产生谐振 满足以下关系时产生谐振： 辐射，此时其长度 满足以下关系时产生谐振：
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 磁致伸缩换能器——超声治疗仪主要用 ２. 磁致伸缩换能器 超声治疗仪主要用 之
超声诊断仪换能器探头
超声诊断仪换能器探头
4. 各类压电材料的优缺点 压电陶瓷（最常用） 压电陶瓷（最常用） 电－声转换效率高；易于电路匹配；性能稳定； 声转换效率高；易于电路匹配；性能稳定； 价廉，易加工。但频率受限； 物性受温度影响。 价廉，易加工。但频率受限；脆；物性受温度影响。 石英晶体（高频） 石英晶体（高频） 电容小，频率高；机械性能好。但昂贵； 电容小，频率高；机械性能好。但昂贵；加工 不便。 不便。 高分子压电聚合材料 接收灵敏，效率高，易匹配，机械性能好。 接收灵敏，效率高，易匹配，机械性能好。
超声波换能器
超声波换能器超声波换能器，是一种将电能转换为超声波能量的设备。
它广泛应用于医学、工业、军事和科学研究等领域，具有非常重要的作用。
本文将从超声波换能器的工作原理、应用领域以及发展趋势等方面进行探讨。
一、超声波换能器的工作原理超声波换能器是由压电陶瓷材料和金属材料组成的复合材料制成的。
当施加电场或机械应力时，压电材料会发生形变，并将电能转换为机械能；反之，施加机械应力时，压电材料会发生电场变化，将机械能转换为电能。
超声波换能器利用压电效应的双重转换特性，将电能转换为机械能，再由机械能转换为超声波能量。
二、超声波换能器的应用领域1. 医学领域：超声波换能器是超声医学成像的核心部件之一。
它可以发送超声波信号并接收回波信号，实现对人体组织的成像。
同时，它还可以用于超声诊断和超声治疗等领域。
2. 工业领域：超声波换能器被广泛应用于工业的检测与测量领域。
例如，利用超声波换能器可以检测材料的厚度、密度和缺陷等信息。
此外，它还可以应用于超声焊接、超声清洗和超声切割等工艺中。
3. 军事领域：超声波换能器在军事领域有着重要的应用。
例如，在水下声呐系统中，超声波换能器可以将电能转换为水下的声波信号，实现潜艇的探测和定位。
4. 科学研究领域：超声波换能器在科学研究领域的应用非常广泛。
例如，它可以用于实验室的材料分析、流体力学研究和声学研究等领域。
三、超声波换能器的发展趋势1. 小型化：随着科技的不断进步，超声波换能器正向着小型化的方向发展。
体积小、重量轻的超声波换能器可以更为方便地集成到各种设备中，提高其应用的灵活性和便捷性。
2. 多功能化：超声波换能器的功能越来越多样化。
除了传统的超声成像和检测功能外，目前还发展出了超声药物输送、超声治疗和超声定向传输等新功能。
这些新功能的出现，不仅可以提高医学诊疗效果，还有助于拓展其他领域的应用。
3. 高频化：随着超声波换能器技术的发展，高频超声波换能器正逐渐取代传统低频超声波换能器。
超声波换能器原理
超声波换能器原理超声波换能器是一种将电能转换为超声波能的装置，它在医疗、工业、生活等领域都有着广泛的应用。
超声波换能器的原理是通过特定的材料和结构来实现电能到超声波能的转换，下面将详细介绍其原理。
首先，超声波换能器的核心部件是压电陶瓷。
压电陶瓷具有压电效应，即在受到外力作用时会产生电荷，反之亦然。
这种特性使得压电陶瓷可以将电能和机械能相互转换。
当电压施加在压电陶瓷上时，它会产生机械振动，这种振动就是超声波。
因此，压电陶瓷是超声波换能器的关键部件。
其次，超声波换能器还包括声束发射器和声束接收器。
声束发射器用于产生超声波，它将电能转换为机械能，通过压电陶瓷的振动产生超声波。
而声束接收器则是用于接收超声波，将其转换为电信号。
这两个部件与压电陶瓷配合工作，实现了超声波的发射和接收。
此外，超声波换能器还需要驱动电路来提供所需的电压和电流。
驱动电路能够根据实际需求来控制压电陶瓷的振动频率和幅度，从而实现对超声波的精确控制。
驱动电路的设计和性能直接影响着超声波换能器的工作效果和稳定性。
总的来说，超声波换能器的原理是利用压电陶瓷的压电效应实现电能到超声波能的转换，同时配合声束发射器、声束接收器和驱动电路来完成超声波的发射、接收和控制。
这种原理使得超声波换能器在医疗领域可以用于超声检查、超声治疗等，同时在工业领域也可以应用于清洗、焊接、切割等多个方面。
总结一下，超声波换能器是一种将电能转换为超声波能的装置，其原理是利用压电陶瓷的压电效应实现电能到超声波能的转换，并通过声束发射器、声束接收器和驱动电路来完成超声波的发射、接收和控制。
这种原理使得超声波换能器在医疗、工业、生活等领域都有着广泛的应用前景。
医学超声原理 第八讲 超声换能器
三、医学超声换能器结构
Function of the backing material
器处于发射状态时，将电能转换成机械能，再转 换成声能。
用来接收声波的换能器称为接收器。当换 能器处于接收状态时，将声能变成机械能，再转 换成电能。
有些情况下，换能器既可以用作发射器，又 可以用作接收器，即所谓的收发两用型换能器。
一、超声换能器介绍
工作原理：
通常换能器都有一个电的储能元件和一个机械振动 系统。当换能器用作发射器时，从激励电源的输出级送 来的电振荡信号将引起换能器中电储能元件中电场或磁 场的变化，这种电场或磁场的变化通过某种效应对换能 器的机械振动系统产生一个推动力，推动与换能器机械 振动系统相接触的介质发生振动，向介质中辐射声波。
二、医学超声换能器种类
单元换能器
1.按振子单元数分
多元换能器
线 阵 相控阵 方 阵
凸 阵
2.按声束特性分
聚焦换能器
一维聚焦 二维聚焦
电子聚焦 声学聚焦 电子聚焦 声学聚焦
非聚焦换能器
二、医学超声换能器种类
发射型换能器 3.按收发方式分 接收型换能器
收发兼用型换能器
圆Hale Waihona Puke 换能器环形换能器第八讲 超声换能器
第八讲 医学超声换能器
本章主要内容
一．超声换能器介绍 二．医学超声换能器种类 三．医学超声换能器结构 四．医学超声换能器特性 五．超声发射激励电路 六．超声换能器的匹配技术
一、超声换能器介绍
超声换能器简介（transducer; energy changer ） 用来发射声波的换能器称为发射器。当换能
临床上常用的超声换能器
眼科A（Amplitude ）超探头
2024年医用超声换能器系列合作协议书
医用超声换能器系列合作协议书目录概论 (4)一、工艺先进性 (4)(一)、医用超声换能器系列项目建设期的原辅材料保障 (4)(二)、医用超声换能器系列项目运营期的原辅材料采购与管理 (5)(三)、技术管理的独特特色 (6)(四)、医用超声换能器系列项目工艺技术设计方案 (8)(五)、设备选型的智能化方案 (9)二、工程设计说明 (10)(一)、建筑工程设计原则 (10)(二)、医用超声换能器系列项目工程建设标准规范 (10)(三)、医用超声换能器系列项目总平面设计要求 (10)(四)、建筑设计规范和标准 (11)(五)、土建工程设计年限及安全等级 (11)(六)、建筑工程设计总体要求 (11)三、医用超声换能器系列项目概论 (11)(一)、创新计划及医用超声换能器系列项目性质 (11)(二)、主管单位与医用超声换能器系列项目执行方 (12)(三)、战略协作伙伴 (13)(四)、医用超声换能器系列项目提出背景和合理性 (14)(五)、医用超声换能器系列项目选址和土地综合评估 (15)(六)、土木工程建设目标 (16)(七)、设备采购计划 (17)(八)、产品规划与开发方案 (17)(九)、原材料供应保障 (18)(十)、医用超声换能器系列项目能源消耗分析 (18)(十一)、环境保护 (20)(十二)、医用超声换能器系列项目进度规划与执行 (20)(十三)、经济效益分析与投资预估 (22)(十四)、报告详解与解释 (22)四、后期运营与管理 (24)(一)、医用超声换能器系列项目运营管理机制 (24)(二)、人员培训与知识转移 (25)(三)、设备维护与保养 (25)(四)、定期检查与评估 (26)五、人员培训与发展 (27)(一)、培训需求分析 (27)(二)、培训计划制定 (28)(三)、培训执行与评估 (29)(四)、员工职业发展规划 (30)六、危机管理与应急响应 (32)(一)、危机管理计划制定 (32)(二)、应急响应流程 (33)(三)、危机公关与舆情管理 (34)(四)、事故调查与报告 (35)七、医用超声换能器系列项目落地与推广 (36)(一)、医用超声换能器系列项目推广计划 (36)(二)、地方政府支持与合作 (37)(三)、市场推广与品牌建设 (38)(四)、社会参与与共享机制 (39)八、科技创新与研发 (39)(一)、科技创新战略规划 (39)(二)、研发团队建设 (41)(三)、知识产权保护机制 (42)(四)、技术引进与应用 (43)九、员工福利与团队建设 (44)(一)、员工福利政策制定 (44)(二)、团队建设活动规划 (46)(三)、员工关怀与激励措施 (46)(四)、团队文化与价值观塑造 (48)十、资源有效利用与节能减排 (49)(一)、资源有效利用策略 (49)(二)、节能措施与技术应用 (49)(三)、减少排放与废弃物管理 (50)概论在快速变化的商业世界中，医用超声换能器系列企业要想保持竞争力和持续增长，就必须进行战略层面的思考和规划。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
++++++
------
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
++++++
-----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。