[发明专利]一种超声聚焦换能器

说明书

技术领域

本发明涉及一种超声换能器，具体涉及一种超声聚焦换能器，属于超声波诊断设备领域。

背景技术

在功率超声处理技术中，时常需要较高的超声强度，在低频超声常用超声变幅杆，而在高频超声常用聚焦换能器，声透镜聚焦系统等。超声聚焦探头在超声探伤、医学诊断和治疗等许多应用场合中得到采用。聚焦探头的基本作用是使探头发出的超声波在媒质中传播时，形成球面或圆柱面形的波阵面，最后聚到离初始波阵面一定距离F的声轴上的某一点上。聚焦探头大体上可分为曲面换能器有源自聚焦型、声透镜聚焦型、反射镜聚焦型、衍射聚焦型和电子聚焦型。

单晶片聚焦超声换能器主要有以下两种：(1)声透镜聚焦换能器：其特点是聚焦稳定，焦距大小取决于透镜曲率半径R，焦距改变方便，频率稳定，变化小。体积小，重量轻，耐用，不易损坏，装配方便，声功率较大，声入射角较小，能量损耗小，但目前采用硅橡胶做声透镜，衰减很大。声透镜聚焦换能器主要有以下两种：如图1所示的平凸透镜聚焦以及如图2所示的平凹透镜聚焦。(2)球面自聚焦换能器：其特点是焦距稳定可靠，焦距大小取决于压电晶片的曲率半径R，频率稳定，变化小。体积小巧，重量轻，耐用，不易损坏，声功率较大，声入射角较小，能量损耗小。聚焦声透镜的几何焦距F用下式计算：

F=R/(1-c/c₁)；

式中：R---透镜的曲率半径（m）；

      c---周围媒质的声速（m/s）；

      c₁---透镜材料中的声速（m/s）；

      c₁>c的固体透镜，F>0,为凹面透镜；c₁<c的透镜材料，如液体和橡胶透镜，F<0,为凸面透镜。

选择声透镜材料的原则是：声折射率n=(c/c₁)与1相差越大越好，声阻抗率与周围媒质的很接近，声衰减系数小。这样便能保证较理想的聚焦特性，较小的声能传输损失。

超声诊断的声聚焦是为了在尽量大的区域都有较高的分辨率，以利成像效果。因此提高超声换能器的分辨率可以使检测结果得到更好的辨别，有利于疾病的诊断，减少误诊的次数。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种超声聚焦换能器。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种超声聚焦换能器，包括平凸透镜，在平凸透镜下方依次紧密连接有匹配层、压电复合层以及背衬层，匹配层、压电复合层以及背衬层与平凸透镜共圆心。

本发明中，所述平凸透镜的材质为有机玻璃。

本发明中，所述匹配层的材质为掺有硅酸盐粉的环氧树脂。

本发明中，所述压电复合层为压电复合材料。

本发明中，所述背衬层的材质为掺有硅酸盐粉或者金属颗粒的橡胶。

本发明中，所述匹配层和所述压电复合层厚度均匀，即匹配层和所述压电复合层的各个位置的厚度是一样的。

有益效果：本发明基于低声衰减材料平凸透镜的超声聚焦换能器，主要应用在医疗设备当中，属于超声波诊断设备。采用这种超声聚焦换能器能够更好的对人体各部位及其器官进行有效地检测，提高灵敏度。根据检测部位的不同，可以制备各种参数的换能器满足检测的需要。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。

图1为现有技术中平凸透镜聚焦示意图。

图2为现有技术中平凹透镜聚焦示意图。

图3为本发明结构示意图。

图4为本发明实施例3.5M检测人体腹部的B超探头示意图。

图5为本发明中压电复合材料的结构示意图。

具体实施方式

本发明的结构示意图如图3所示，摒弃了大部分医用超声换能器的传统结构和材料，用图3所示的压电复合层结构，在该压电复合层3的上面依次粘接匹配层2和平凸透镜1，下方设置背衬层4，匹配层、压电复合层以及背衬层与平凸透镜共圆心。由于平凸透镜具有使声波会聚的效果，然后通过控制驱动信号能够使压电复合层发出的超声波聚焦，从而构成一个完整的超声聚焦换能器。

图3中的匹配层2和压电复合层3等厚度。压电晶片的曲率半径等参数根据换能器的所需频率的不同而定。平凸透镜、匹配层、压电晶片、背衬的厚度根据换能器的具体要求设计而定。