超聲波探頭介紹

超聲探頭，也叫超聲換能器，或者傳感器。英文叫transducer或者probe。

超聲探頭是超聲儀器中的重要組成部分，在整個系統(tǒng)的成本中中占1/3到1/2。

超聲診斷儀是依靠超聲換能器產(chǎn)生入射超聲波（發(fā)射波）和接收反射的超聲波（回波）的．所以在醫(yī)用超聲診斷儀中超聲換能器又稱為探頭．
    超聲換能器的機(jī)械振蕩是由高頻電能激勵產(chǎn)生的．反射回來的超聲能量又通達(dá)超聲換能器轉(zhuǎn)換為電脈沖．探頭能將電能轉(zhuǎn)換為聲能，又能將聲能轉(zhuǎn)換成電能，故有換能器之稱．

（一） 壓電效應(yīng)

    1、正壓電效應(yīng)
    在晶體或陶瓷的一定方向上，加上杌械壓力，使其變形，晶體或陶瓷的兩個受力面上，產(chǎn)生符號相反的電荷；變形方向相反，兩面的電荷極性隨之變換．電荷密度同施加的機(jī)械力成正比．這種因機(jī)械力作用而激起表面的電荷效應(yīng)，稱為正壓電效應(yīng)．
　 ２、逆壓電效應(yīng)
　　在晶體或陶瓷表面沿軸方向施加電壓，在電場作用下引起幾何應(yīng)變，電壓方向改變，機(jī)械應(yīng)變方向亦隨之改變，形變與電場成比例．這種因電場作用而引起的形變效應(yīng)，稱為逆壓電效應(yīng)．超聲診斷儀探頭在發(fā)射超聲波時是逆壓電效應(yīng)．接收超聲回波時產(chǎn)生壓電效應(yīng)．

（二）壓電材料和壓電振子

　　具有壓電效應(yīng)的材料很多，如石英、酒石酸鉀鈉等晶體，有鈦酸鋇、鈦酸鉛、鈮酸鋰、鈮酸鋇、鈦酸鋰、鋯鈦酸鉛等陶瓷都是具有壓電效應(yīng)的材料；壓電材料有壓電效應(yīng)就有逆壓電效應(yīng)．自鋯鈦酸鉛問世以來，醫(yī)用超聲換能器所用的壓電材料就由鋯鈦酸鉛代替了．
　　在壓電體的正反表面上進(jìn)行極化，覆蓋上一層激勵電極后，就成為壓電振子，就具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)．
換能器的壓電振子相當(dāng)于一個電容（具有容抗作用），在超聲發(fā)射電路中與線圈形成并聯(lián)諧振，得到高頻激勵電壓，產(chǎn)生機(jī)械振動和超聲波．壓電換能器上施加的交變電壓的頻率與換能器的壓電振子的固有頻率相等時，才能獲得zui大的機(jī)械振動．

（三） 診斷用超聲換能器的基本結(jié)構(gòu)形式

１．基本單元換能器
　　根據(jù)臨床診斷的要求，換能器有許多種不同結(jié)構(gòu)形式，而單元換能器是基本的結(jié)構(gòu)．單元換能器它由主體和殼體兩部分組成．
（１）主體：包括：    ①壓電振子，　它是產(chǎn)生壓電效應(yīng)的元件 ．
　　　　　　　　　②吸收塊　　　吸收背向輻射的（反射回來的）聲能，稱為背材．
　　　　　　　　　③保護(hù)層　　　保護(hù)振子，減輕磨損，稱為面材．
（２）殼體：包括：    ①外殼　　　　為換能器的結(jié)構(gòu)件．
　　                        ②接插件           與超聲診斷儀連接的插頭
　　　　　　　       ③電纜線          超聲激勵電源及信號的連接
    吸收塊又稱為吸聲塊．制作吸收塊的材料是有要求的，首先要求吸收塊的聲阻抗與壓電材料的聲阻抗接近，這樣可以使來自壓電振子背向輻射的超聲波,能全部透進(jìn)吸收塊中；并且要求吸收塊對超聲能應(yīng)具有大的衰減能力，使己進(jìn)入吸收塊的超聲波不再反射到振子中去．　
　　保護(hù)層是介于振子與人體組織之間的一層物質(zhì)，要求保護(hù)層既要起到防止磨損，保護(hù)振子的功能，又要在傳遞超聲波中盡量沒有衰減，具有良好的透射功能；因此，要求保護(hù)層的勝阻抗接近人體組織的聲阻抗，并且具有既有耐磨性，又有良好的透射性的*厚度．
　２．基本多元換能器
　　多元換能器是由多個單元振子組成．有的將振子沿直線排列為一行，組成線陣探頭；有的將振子沿弧形排列，構(gòu)成凸陣探頭；有的將振子成矩陣排列，構(gòu)成矩陣探頭等多種多元超聲換能器．