一种超声换能器和超声成像装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种超声换能器和超声成像装置。所述超声换能器包括：背衬层、压电层、匹配层和结构层；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；其中，所述结构层包括至少一个环形凸起。以实现利用超声换能器在较近的距离范围内进行聚焦，提高超声图像的分辨率的技术效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超声换能器和超声成像装置
本专利技术实施例涉及成像技术，尤其涉及一种超声换能器和超声成像装置。
技术介绍
动脉粥样硬化性是一种致死率较高的心血管疾病，而对动脉粥样硬化性检测主要依靠超声换能器。现有的超声换能器有机械曲面换能器和平面换能器，机械曲面换能器是在超声换能器的前端制作成具有一定曲率的声透镜，来检测病变的血管管壁和粥样斑块，但是机械曲面的超声换能器的焦点由该机械曲面的曲率半径决定，由于机械曲面的曲率半径很难做到很小，因此很难在很近的位置产生焦点；平面换能器是在超声换能器的前端制作成具有平面的声透镜，平面换能器可以在换能器的前方产生一个自然远场点，焦点的距离和大小由平面换能器的频率和尺寸决定，一般焦点距离越远，平面换能器的尺寸越大，但是若平面环能器的尺寸较大，平面换能器无法进入血管，就无法检测病变的血管管壁和粥样斑块。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种超声换能器和超声成像装置，以实现利用超声换能器在较近的距离范围内进行聚焦，提高超声图像的分辨率的技术效果。第一方面，本专利技术实施例提供了一种超声换能器，该超声换能器包括：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。可选的，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。可选的，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。可选的，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。可选的，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。可选的，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。可选的，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。可选的，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。可选的，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。第二方面，本专利技术实施例还提供了超声成像装置，该装置包括：连接器、导管和本专利技术实施例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。本专利技术实施例的技术方案，设计了一种超声换能器，该超声换能器不仅包括背衬层、压电层和匹配层，还在匹配层的上方设置有与匹配层贴合的结构层，能够通过结构层对超声换能器所产生的超声声波进行调控，而且，由于该结构层包括至少一个环形凸起，通过环形凸起对超声声波进行调控，能够达到与弧度聚焦换能器类似的聚焦效果，使得超声声波焦点位置的波束变窄，从而获取高的成像分辨率和清晰度的超声图像。附图说明图1是本专利技术实施例一中的超声换能器的结构示意图；图2是本专利技术实施例一中的超声换能器的一种结构示意图；图3是本专利技术实施例一中的超声换能器的另一结构示意图；图4是本专利技术实施例二中的结构层的宽度确定示意图；图5是本专利技术实施例二中的利用本专利技术实施例的超声换能器模拟示意图；图6是本专利技术实施例三中的超声成像装置的结构示意图；图7是本专利技术实施例三中的超声成像装置的剖面结构示意图；图8是本专利技术实施例三中的超声成像装置工作示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。实施例一图1为本专利技术实施例一提供的超声换能器的结构示意图，如图1所示，该超声换能器1包括：背衬层10、压电层11、匹配层12和结构层13；其中，背衬层10，设置于所述超声换能器的底端；压电层11，设置于背衬层10的上方，与背衬层10贴合；匹配层12，设置于压电层11的上方，与压电层11贴合；结构层13，设置于匹配层12的上方，与匹配层12贴合，结构层13包括至少一个环形凸起。如图1所示，背衬层10作为衬底可位于超声换能器1的底端，其厚度和层数可根据用户需求自行设定，这里不做限定。此外，背衬层10的结构可以如图1所示为方形，还可以为圆形、三角形或者星形等其他任意多边形的形状，这里不做限定。同时，背衬层10的结构可以为实心结构，也可以为空心结构，这里也不做限定。示例性的，压电层的材料可以采用压电陶瓷、压电单晶、压电复合材料及其他可以用于超声换能器制作的材料。可选的，压电层11的结构也可以如图1中所示的方形，还可以为圆形、三角形或者星形等其他任意多边形的形状，这里不做限定。同时，压电层11的结构可以为实心结构，也可以为空心结构，这里也不做限定。压电层11的层数也可根据用户需求自行设定，这里也不做限定。示例性的，压电层11和背衬层10贴合的平面可以如图1中所示为方形，还可以为圆形、三角形或者星形等其他任意多边形的形状，这里不做限定。在本专利技术实施例中，可选地，匹配层12的数量可以为一层、两层或多层，匹配层的具体数量可根据用户需求自行设定，这里不做限定。匹配层12的结构也可以如图1中所示的方形，还可以为圆形、三角形或者星形等其他任意多边形的形状，这里不做限定。同时，匹配层12的结构可以为实心结构，也可以为空心结构，这里也不做限定。示例性的，压电层11和匹配层12贴合的平面可以如图1中所示为方形，还可以为圆形、三角形或者星形等其他任意多边形的形状，这里不做限定。类似地，结构层13的数量可以为一层、两层或两层以上。可以理解的是，结构层的层数越多，对超声声波的调控性能相对越灵活。但考虑到实现时的技术限制，结构层13的层数可以根据超声换能器的尺寸限制以及结构层的制作工艺确定。可选的，结构层13的结构也可以如图1中所示的方形，还可以为圆形、三角形或者星形等其他任意多边形的形状，这里不做限定。同时，结构层13的结构可以为实心结构，也可以为空心结构，这里也不做本文档来自技高网...

【技术保护点】
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，/n所述背衬层，设置于所述超声换能器的底端；/n所述压电层，设置于所述背衬层的上方，与所述背衬层贴合；/n所述匹配层，设置于所述压电层的上方，与所述压电层贴合；/n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。/n

【技术特征摘要】
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。


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。


5.根据权利要求4所述的超声换能器，其特征在于，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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏敏，夏向向，邱维宝，蔡飞燕，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