[发明专利]一种超声换能器和超声成像装置

权利要求书

1.一种超声换能器，其特征在于，包括：背衬层、压电层、匹配层和结构层；其中，

所述背衬层，设置于所述超声换能器的底端；

所述压电层，设置于所述背衬层的上方，与所述背衬层贴合；

所述匹配层，设置于所述压电层的上方，与所述压电层贴合；

所述结构层，设置于所述匹配层的上方，与所述匹配层贴合，所述结构层包括至少一个环形凸起，其中，所述至少一个环形凸起用于对超声声波进行调控，使超声声波焦点位置的波束变窄，所述结构层的宽度基于菲涅尔衍射定理以及所述结构层的超声声波的波长和焦距确定，所述结构层的厚度基于所述超声声波的波长、所述超声声波在水中的第一传播速度、所述超声声波在所述结构层中的第二传播速度，以及通过所述匹配层的所述超声声波与通过所述结构层的所述超声声波之间的相位角确定；

其中，通过如下公式确定所述结构层的厚度：

其中，c₀为所述超声声波的第一传播速度，c₁为所述超声声波的第二传播速度，h为所述结构层的厚度，为通过所述匹配层的所述超声声波与通过所述结构层的所述超声声波之间的相位角。

2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述结构层包括两个环形凸起，所述两个环形凸起组成回字型结构；

其中，所述两个环形凸起中的一个环形凸起的尺寸大于另一个环形凸起的尺寸，尺寸较小的环形凸起位于所述匹配层的中心区域。

3.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述结构层包括一个环形凸起和两个条形凸起；

其中，所述一个环形凸起位于所述匹配层的中心区域，所述两个条形凸起位于所述匹配层相对的两个侧边区域。

4.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述结构层的声阻抗基于所述结构层材料的材料密度和所述第一传播速度确定，所述结构层的声阻抗位于所述超声声波在水中的声阻抗和所述超声声波在所述匹配层的声阻抗之间。

5.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述压电层的厚度为所述压电层的超声声波的波长的一半，其中，所述压电层的超声声波的波长由所述压电层的声速除以超声换能器的频率得到。

6.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述匹配层的厚度为所述匹配层的超声声波的波长的四分之一，其中，所述匹配层的超声声波的波长由所述匹配层的声速除以超声换能器的频率得到。

7.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述环形凸起为空心或者实心结构；所述环形凸起包括方形凸起、圆形凸起、三角形凸起或者星形凸起中的至少一种。

8.一种超声成像装置，其特征在于，所述装置包括：连接器、导管和权利要求1-7中任一所述的超声换能器；其中，

所述导管，与所述超声换能器电连接；

所述连接器，一端与所述导管电连接，另一端分别与超声成像系统和旋转回撤装置电连接。