[发明专利]双频超声换能器及超声探测设备

说明书

本发明公开了一种双频超声换能器及超声探测设备，该双频超声换能器包括低频单元和高频单元；低频单元和高频单元共用背衬层，且低频单元还包括低频柔性电路板层、低频压电层和低频匹配层，高频单元还包括高频柔性电路板层、高频压电层和高频匹配层；或者低频单元和高频单元同时共用背衬层和柔性电路板层，且柔性电路板层环形包覆在所述背衬层的外周，低频单元还包括低频压电层和低频匹配层，高频单元还包括高频压电层和高频匹配层。本发明双频超声换能器具备可独立的发出低频超声和高频超声的低频单元和高频单元，低频单元和高频单元可分别工作也可同时工作，且互不干扰；本发明可实现低频和高频超声探测的功能，且可获得小尺寸的特点。

技术领域

本发明涉及超声技术领域，特别涉及一种双频超声换能器及超声探测设备。

背景技术

超声在临床骨科手术中的应用，特别是脊柱椎弓根内固定手术中，利用高频超声波的高分辨率对骨内钉道周壁进行清晰成像，来检测已建立钉道的完整性；利用低频超声波的高穿透性对钉道周壁距离皮质骨的距离进行探测，为进一步进钉方向提供指导。

现有超声换能器均是在指定中心频率下进行设计制造，换能器在中心谐振频率下工作。但是在某些特殊应用领域，可能需要两种甚至多种频率的超声换能器，单一工作频率的换能器显然不能满足；虽然分别利用多个频率的换能器单独工作也能解决问题，但多个换能器的分别使用可能造成空间探测位置的改变，另外也增加了整体探测器的设计尺寸。而现有双频换能器的设计方法，高频超声换能器镶嵌在低频换能器中，高频部分可以单独工作，而低频部分是利用利用高频部分接收低频部分发射到组织的声波的高次回波进行成像。因此，换能器工作在非谐振频率下，工作效率、接收灵敏度都会收到影响，而且换能器的低频和高频部分不能同时工作，限制了其应用范围。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种双频超声换能器及超声探测设备。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种双频超声换能器，包括低频单元和高频单元；

所述低频单元和高频单元共用背衬层，且所述低频单元还包括依次层叠设置在所述背衬层的第一侧表面的低频柔性电路板层、低频压电层和低频匹配层，所述高频单元还包括依次层叠设置在所述背衬层的与所述第一侧表面相对的第二侧表面的高频柔性电路板层、高频压电层和高频匹配层；

或者所述低频单元和高频单元同时共用背衬层和柔性电路板层，且所述柔性电路板层环形包覆在所述背衬层的外周，所述低频单元还包括依次层叠设置在所述柔性电路板层外周上的低频压电层和低频匹配层，所述高频单元还包括依次层叠设置在所述柔性电路板层外周上的高频压电层和高频匹配层。

优选的是，所述低频压电层和高频压电层的材质为压电陶瓷、压电复合材料、压电单晶或薄膜材料。

优选的是，所述低频单元和高频单元共用背衬层，所述低频单元用于发出1.5～3.5MHz的低频超声波，所述高频单元用于发出12～30MHz的高频超声波。

优选的是，所述低频单元和高频单元共用背衬层，且所述低频单元还包括依次层叠设置在所述背衬层的第一侧表面的低频柔性电路板层、低频压电层和低频匹配层，所述高频单元还包括依次层叠设置在所述背衬层的与所述第一侧表面相对的第二侧表面的高频柔性电路板层、高频压电层和高频匹配层；

其中，所述低频压电层和低频匹配层构成低频阵元，所述低频阵元包括层叠形成在所述低频柔性电路板层上的至少2个，且所述低频阵元的层叠方向与所述低频单元中各层的层叠方向垂直；

其中，所述高频压电层和高频匹配层构成高频阵元，所述高频阵元包括层叠形成在所述高频柔性电路板层上的至少2个，且所述高频阵元的层叠方向与所述高频单元中各层的层叠方向垂直。

优选的是，所述低频阵元和高频阵元均包括32个；