超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法技术

本发明专利技术提供了一种超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法，涉及超声检测技术领域。该超声换能器包括管套，管套内分散设有至少两个压电组件，压电组件包括压电振子和匹配层，匹配层位于管套的同一端，压电振子的频率不全相同；该聚焦换能器，包括上述超声换能器，匹配层在管套内形成凹球面；该聚焦换能器制作方法，包括以下步骤：加热软化所述绝缘填充物；用具有凸球面的部件压紧压电组件，直至压电组件在绝缘填充物内凹陷形成凹球面；绝缘填充物冷却固化，取出具有凸球面的部件。压电组件中的压电振子的频率不同，得到相应超声波的频率也不同，从而加宽超声换能器得到超声波的频带宽度，增大其应用范围、提高其实用性。

Ultrasonic transducer, focusing transducer and method of making focus transducer

The invention provides an ultrasonic transducer, a focusing transducer and a focusing transducer manufacturing method, and relates to the ultrasonic detection technology field. The ultrasonic transducer consists of a tube sleeve, which consists of at least two piezoelectric components. The piezoelectric component includes a piezoelectric vibrator and a matching layer. The matching layer is located at the same end of the sleeve. The frequency of the piezoelectric vibrator is not the same; the focusing transducer, including the ultrasonic transducer, forms a concave sphere in the sleeve; the focus is made of a concave sphere in the tube. The method of making the transducer consists of the following steps: heating and softening the insulating filler, pressing the piezoelectric component with a convex spherical component until the piezoelectric component is concave in the insulating filler to form a concave sphere, and the insulating filler is cooled and solidified to remove the convex spherical components. The frequency of the piezoelectric vibrator in the piezoelectric component is different, and the frequency of the corresponding ultrasonic wave is different, so the ultrasonic transducer is widened to get the bandwidth of the ultrasonic wave, and the application range is increased and its practicality is increased.

【技术实现步骤摘要】
超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法
本专利技术涉及超声检测
，尤其涉及一种超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法。
技术介绍
医学超声成像技术是目前临床上重要的影像诊断手段之一，其利用超声波作为探测生物内部的载体，结合数字化信号、图像处理和计算机等技术，提取超声回波中有效的回波信号，对组织器官进行成像，探查人体或动物生理和诊断信息。在超声波检测过程中，超声波的发射和接收都是通过超声换能器来实现的，超声波检测中一般使用压电换能器，压电换能器可以被看作是一个三端口形式的机电等效电路网络，其核心部件为压电振子，其中压电振子的前后为两个力学端口，压电振子为电端口，将压电振子连接到电子系统，压电振子在电信号的激励下会产生共振，共振频率即为转换的超声波的频率；其中，只有电信号在共振频率附近才能引起压电振子的共振产生超声波，且电信号频率与压电振子的频率相等时，超声转换器的电能和声能相互转换的效率最高。现有的超声换能器中一般只能接收小范围频率的电信号，相应转换得到的超声波的频带宽度较窄，而超声波的频率直接影响其穿透力，因而致使超声换能器的应用范围较小、实用性较差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法，以解决现有技术中存在的超声换能器中得到的超声波的频带范围较小，而致使超声换能器的应用范围较小、实用性较差的技术问题。本专利技术提供的超声换能器，包括管套，所述管套内分散设有至少两个相对独立的压电组件；所述压电组件包括压电振子和匹配层，所述匹配层与所述压电振子的其中一个电极面相互电连接且紧密贴合，所述匹配层、所述压电振子的另一个电极面分别用于与电子系统的正、负极电连接；各所述压电组件的匹配层均位于所述管套的同一端，且不同所述压电组件的压电振子的频率不全相同。进一步的，所述压电组件还包括背衬层，所述背衬层与所述压电振子电连接且紧密贴合，所述压电振子位于所述背衬层和所述匹配层之间，所述背衬层用于与所述电子系统的正极或负极电连接。进一步的，所述压电组件为多个，其中，至少两个所述压电组件的压电振子频率相同，且频率相同的所述压电组件中，至少两个所述压电组件的背衬层通过导电连接板电连接在一起，所述导电连接板用于与电子系统的正极或负极电连接；优选的，所述压电组件为多排，各排所述压电振子的频率不同，同排的多个所述压电振子的频率相同，且同排的多个所述背衬层通过导电连接板电连接在一起。进一步的，所述压电组件的压电振子中，不同频率的所述压电振子由不同的压电材料制成；或，由材料相同、厚度不同的压电材料制成。进一步的，所述管套为金属导电管套，所述管套与所述匹配层电连接，所述压电振子、所述背衬层均与所述管套之间绝缘设置。进一步的，所述压电组件之间的缝隙中填充有绝缘支撑物。进一步的，所述管套内设有所述背衬层的一端填充有绝缘填充物，所述压电组件镶嵌于所述绝缘填充物内。本专利技术的另一个目的在于提供一种聚焦换能器，包括权利要求7所述的超声换能器，所述超声换能器中所述压电组件的匹配层在所述管套内形成凹球面。进一步的，所述绝缘填充物受热软化，且遇冷重新固化；优选的，所述绝缘填充物为环氧树脂。本专利技术还提供聚焦换能器制作方法，用于制成权利要求9所述的聚焦换能器，制作方法包括以下步骤：S100加热软化所述绝缘填充物；S200用具有凸球面的部件自所述管套设有所述匹配层的一端开始，沿所述管套的轴向压紧所述压电组件，直至压电组件在所述绝缘填充物内凹陷形成凹球面；S300所述绝缘填充物冷却固化，从所述管套中取出所述具有凸球面的部件。本专利技术超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法的有益效果为：本专利技术提供的超声换能器、聚焦换能器及聚焦换能器制作方法，其中，超声换能器包括用于作为载体的管套、用于实现电能与机械能转换的压电组件，其中，压电振子用于将电信号转换为超声波声信号，匹配层用于减少压电振子与被测组织之间的声阻抗，以减少超声波在不同介质之间传递时的无用反射，提高超声波在目标组织处的回波带宽；其中，聚焦换能器包括上述超声换能器，且超声换能器中的多个匹配层在管套内形成凹球面，压电振子转换的超声波经过匹配层后垂直匹配层发射，在一定距离处聚焦，减小超声波瓣，提高超声成像的清晰度。具体的，聚焦换能器制作方法如下：加热软化管套内的绝缘填充物；用具有凸球面的部件自管套设有匹配层的一端开始，沿管套的轴向压紧压电组件，直至多个压电组件在绝缘填充物内凹陷形成凹球面；绝缘填充物冷却固化，压电组件固定在固化的绝缘填充物中形成上述聚焦换能器。压电振子上包括两个电极面，匹配层与其中一个电极面电连接且紧密贴合，使用时，压电组件中的匹配层通过导线与电子系统的正极(或负极)电连接，压电振子的另一个电极面与电子系统的负极(或正极)电连接(压电振子的两个电极面中与电子系统的正极电连接的为正极电极面，与电子系统的负极电连接的为负极电极面)，电子系统输出与压电振子相对应频带的电信号，电信号经过导线传递到压电振子，压电振子收到电信号并将其转变为对应频率的超声波，超声波经过匹配层后向外发射，对被检测组织进行检测；多个压电组件中的压电振子的频率不同，电子系统向不同频率的压电振子传递的电信号频带也不同，压电振子得到相应超声波的频率也不同，从而加宽超声换能器得到超声波的频带宽度，而超声波的频率直接影响其穿透力，从而提高超声换能器对不同深度组织的检测，增大其应用范围、提高其实用性。聚焦换能器中的多个压电组件的匹配层在管套的一侧形成凹球面，压电组件转换的超声波垂直匹配层发射出，并在该凹球面的球心处聚焦，超声波瓣变窄，超声波焦点处位于被检测组织，成像设备对该处超声波的分辨能力提高，从而有效提高超声成像的清晰度，且超声波焦点范围小，治疗时，可以集中在病变组织上而减少正常组织的破坏。具体的，可以使用另外一个超声换能器对超声波进行转换，并在成像设备上呈像显示，得到被检测组织的超声图像。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的超声换能器的第一三维结构示意图，其中，压电组件之间未设置绝缘填充材料；图2为本专利技术实施例提供的超声换能器的第二三维结构示意图，其中，压电组件之间设置有绝缘填充材料；图3为图2中压电组件的三维结构示意图；图4为图2中压电组件的另一三维结构示意图，其中，每排背衬层通过导电连接板电连接；图5为本专利技术实施例提供的聚焦换能器的外形三维结构示意图。图标：1－管套；2－压电振子；3－匹配层；4－背衬层；5－绝缘支撑物；6－绝缘填充物；7－凹球面；8－导电连接板。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超声换能器，其特征在于，包括管套(1)，所述管套(1)内分散设有至少两个相对独立的压电组件；所述压电组件包括压电振子(2)和匹配层(3)，所述匹配层(3)与所述压电振子(2)的其中一个电极面相互电连接且紧密贴合，所述匹配层(3)、所述压电振子(2)的另一个电极面分别用于与电子系统的正、负极电连接；各所述压电组件的匹配层(3)均位于所述管套(1)的同一端，且不同所述压电组件的压电振子(2)的频率不全相同。

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括管套(1)，所述管套(1)内分散设有至少两个相对独立的压电组件；所述压电组件包括压电振子(2)和匹配层(3)，所述匹配层(3)与所述压电振子(2)的其中一个电极面相互电连接且紧密贴合，所述匹配层(3)、所述压电振子(2)的另一个电极面分别用于与电子系统的正、负极电连接；各所述压电组件的匹配层(3)均位于所述管套(1)的同一端，且不同所述压电组件的压电振子(2)的频率不全相同。2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述压电组件还包括背衬层(4)，所述背衬层(4)与所述压电振子(2)电连接且紧密贴合，所述压电振子(2)位于所述背衬层(4)和所述匹配层(3)之间，所述背衬层(4)用于与所述电子系统的正极或负极电连接。3.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述压电组件为多个，其中，至少两个所述压电组件的压电振子(2)频率相同，且频率相同的所述压电组件中，至少两个所述压电组件的背衬层(4)通过导电连接板(8)电连接在一起，所述导电连接板(8)用于与电子系统的正极或负极电连接；优选的，所述压电组件为多排，各排所述压电振子(2)的频率不同，同排的多个所述压电振子(2)的频率相同，且同排的多个所述背衬层(4)通过导电连接板(8)电连接在一起。4.根据权利要求1－3中任一项所述的超声换能器，其特征在于，所述压电组件的压电振子(2)中，不同频率的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱维宝，张利宁，黄继卿，苏敏，郭瑞彪，郑海荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44