[发明专利]增强型多阵元聚焦内窥超声探头

说明书

技术领域

本发明设计一种超声换能器，尤其是一种内窥超声换能器。

背景技术

内窥超声换能器的选取需要考虑到尺寸和功率两方面的要求。凹面聚焦换能器可以很好的满足内窥超声系统的要求，但是凹面聚焦换能器在制作上较为复杂，成本较高，聚焦点的变化将给不同曲率半径的凹面加工带来不便。若采用多个单阵元平面换能器组合使用，需解决信号线数目与换能器信号控制相矛盾的问题。换能器信号线数目多，探头套管的直径将会大大增加，三个单阵元平面换能器接收的回波通过不同的信号线传输，可任意的选取不同信号线的回波；多个换能器如果用同两根信号线，探头套管的直径不会改变，多个换能器回波信号混在一起，信号选择成为问题。本发明使用传统的平面矩形换能器通过在空间上的排列组合产生聚焦效果，设计电路使多个单阵元平面换能器能够实现多个同时发射，单个接收的功能，解决了探头尺寸限制和回波信号选择的问题。通过对组合后换能器声场的仿真，证明本发明具有聚焦效果，回波明显增强，并且制作方便，实用性强。

发明内容

针对现有技术中的上述技术问题，本发明的目的是设计一种内窥超声换能器，使其有聚焦效果，相比单一换能器具有发射功率相同时接收回波大的特点；与现有的凹面聚焦换能器相比具有制作方便，加工简单，成本低廉等特点。本发明通过以下技术方案实现。

一种超声探头，包括：

至少三个换能器，其中包括位于中间位置的一个第一换能器，以及基本对称地分布在所述第一换能器周围空间的多个第二换能器，所述多个第二换能器能够根据被检测目标进行设置，以实现组合聚焦；

信号收发电路，其耦合到所述至少三个换能器，使得所述至少三个换能器能够同时发射声波，并且只有位于中间的所述第一换能器接收到的回波能够返回。

优选地，所述至少三个换能器为顺次连接的三个平面矩形换能器，所述第一换能器与其一侧的所述第二换能器之间形成有第一夹角，所述第一换能器与其另一侧的所述第二换能器之间形成有第二夹角。

优选地，所述第一夹角与所述第二夹角基本相同。

优选地，所述第一夹角与所述第二夹角为锐角。

优选地，所述信号收发电路包括将所述至少三个换能器并联的回路，所述回路还与信号发射装置和信号接收装置连接。

优选地，每个所述第二换能器分别与两个稳压管串联；当激励信号加载在所述并联的回路两端时，所述至少三个换能器在激励信号的作用下产生振动，发射声波；所述声波遇到障碍后反射回波，所述至少三个换能器同时接收回波，其中位于中间的所述第一换能器的回波信号进入所述回路，位于周围的多个所述第二换能器的回波信号被稳压管阻隔不能通过。

本发明还提供了一种超声成像方法，包括：

设置至少三个换能器，将一个第一换能器设置于中间位置，将多个第二换能器基本对称地分布在所述第一换能器周围空间，并且根据被检测目标进行设置，以实现组合聚焦；

将信号收发电路耦合到所述至少三个换能器；

使所述至少三个换能器能够同时发射声波；以及

只返回位于中间的所述第一换能器接收到的回波。

优选地，所述至少三个换能器为顺次连接的三个平面矩形换能器，所述第一换能器与其一侧的所述第二换能器之间形成有第一夹角，所述第一换能器与其另一侧的所述第二换能器之间形成有第二夹角。

优选地，所述第一夹角与所述第二夹角基本相同。

优选地，所述第一夹角与所述第二夹角设置为锐角。

本发明由至少三个平面矩形换能器组成，在制作时可根据超声系统的预期工作范围调整换能器之间的角度，使换能器的聚焦点在超声系统的工作范围内。所述至少三个换能器并联使用在激励信号的作用下同时发射声波，在空间形成声场，声场中存在着能量最大值点即聚焦点。通过电路设计使接收时仅由中间换能器接收，接收到的回波中既包含着中间换能器发射能量的回波，又包含着周围换能器发射能量的回波分量，使回波增大效果明显、图像准确，提高了系统的性能，换能器整体结构微小，可在内窥超声系统中使用。

 

附图说明

图1为本发明内窥超声换能器结构图

图2为以本换能器为中心直角坐标系图

图3为内窥超声换能器工作电路图

图4为Field II声场模拟软件一张仿真图（组合换能器接收信号随时间变化曲线）

图5为Field II声场模拟软件一张仿真图 （单阵元平面换能器接收信号随时间变化曲线）