本公开提供了一种复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列及装置，其柔性超声换能阵列自下而上包括：底层匹配层、超声阵元层和顶层覆盖层；超声阵元层包括多个压电超声阵元；顶层覆盖层包括：顶层超声阵元电气连接层，顶层超声阵元电气连接层与压电超声阵元上表面相连；底层匹配层自下而上包括：压力传感阵元、压力传感阵元电气引出层和底层超声阵元电气连接层；底层超声阵元电气连接层上表面与压电超声阵元下表面相连；换能器阵列电气接口分别与顶层超声阵元电气连接层、底层超声阵元电气连接层和压力传感阵元电气引出层电连接。本公开将柔性三维压力监测阵列与柔性超声换能器阵列复合形成一个有机整体，减小整体体积。减小整体体积。减小整体体积。
【技术实现步骤摘要】
复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列及装置
[0001]本公开涉及超声成像检测领域，尤其涉及一种复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列及装置。
技术介绍
[0002]常规的超声探头，无法适应检测目标表面曲率连续变化不规则情况，如人体表面或者起伏变化的结构表面，渐渐难以满足检测需要。
[0003]近年来，柔性超声换能器阵列由于其形状可随物体表面变化、无需使用辅助材料等优点，成为检测不规则目标的首选方法。但是，目前的柔性超声换能器由于探头贴附在目标表面后，需要测量获取探头的曲率、视场角等参数，方能用于后期进行图像处理。尽管现有方法借助第三方形状扫描仪、内置光学或者超声形变探测装置等，但也造成了系统复杂且应用场景受限的问题。
技术实现思路
[0004](一)要解决的技术问题
[0005]本公开提供了一种复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列及装置，以解决以上所提出的技术问题。
[0006](二)技术方案
[0007]根据本公开的一个方面，提供了一种复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列，自下而上包括：底层匹配层、超声阵元层和顶层覆盖层；
[0008]所述超声阵元层包括：多个压电超声阵元；
[0009]所述顶层覆盖层包括：顶层超声阵元电气连接层，所述顶层超声阵元电气连接层与所述压电超声阵元第一面相连；
[0010]所述底层匹配层自下而上包括：压力传感阵元、压力传感阵元电气引出层和底层超声阵元电气连接层；所述底层超声阵元电气连接层第一面与所述压电超声阵元第二面相连；所述压力传感阵元电气引出层和所述压力传感阵元相连；
[0011]换能器阵列电气接口，分别与所述顶层超声阵元电气连接层、所述底层超声阵元电气连接层和所述压力传感阵元电气引出层电连接。
[0012]在本公开的实施例中，所述压电超声阵元为长方体压电材料、圆柱体压电材料和正方体压电材料中的一种或多种。
[0013]在本公开的实施例中，多个所述压电超声阵元呈行列等间距排列。
[0014]在本公开的实施例中，所述换能器阵列电气接口包括：
[0015]超声信号发送电气接口，与所述顶层超声阵元电气连接层相连；
[0016]超声信号接收电气接口，与所述底层超声阵元电气连接层相连；以及
[0017]压力传感器信号接口，与所述压力传感阵元电气引出层相连。
[0018]在本公开的实施例中，所述压力传感阵元的布置点位与所述压电超声阵元的中心
相对。
[0019]在本公开的实施例中，所述压力传感阵元的布置点位与所述压电超声阵元的边缘相对，且均匀分布。
[0020]在本公开的实施例中，所述复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列为N行
×
M列阵列，其中，M和N均为大于1的整数。
[0021]根据本公开的一个方面，提供了一种应用上述的复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列的装置，还包括：
[0022]微控制器，发出生成超声波激发指令；
[0023]数模转换模块，接收所述微控制器发出的超声波信号，并进行数模转换；
[0024]第一信号放大模块，接收所述数模转换模块发出的超声波信号，并进行信号放大；以及
[0025]超声信号发送模块，接收所述信号放大模块发出的超声波信号，并通过所述超声信号发送电气接口激发所述柔性超声换能阵列发射的超声波信号。
[0026]在本公开的一些实施例中，还包括：
[0027]超声信号接收模块，通过所述超声信号接收电气接口接收所述柔性超声换能阵列发射的超声回波信号；以及
[0028]第二信号放大模块，接收所述超声信号接收模块发出的超声回波信号，并进行信号放大；所述数模转换模块接收所述第二信号放大模块发出的超声回波信号，并进行数模转换后发送至所述微控制器进行处理和保存。
[0029]在本公开的一些实施例中，还包括：
[0030]压力信号接收模块，与所述压力传感器信号接口相连，检测所述压力传感阵元的压力信号；
[0031]第三信号放大模块，接收所述压力信号接收模块发出的压力信号，并进行信号放大；所述数模转换模块接收所述第三信号放大模块发出的压力信号，并进行数模转换后发送至所述微控制器；所述微控制器获得所述底层匹配层的压力分布情况；
[0032]获取模块，根据所述底层匹配层的压力分布情况获取所述底层匹配层的形变图进而获取所述底层匹配层的曲率值；
[0033]补偿模块，根据所述底层匹配层的曲率值对所述超声信号发送模块和/或所述超声信号接收模块进行补偿。
[0034](三)有益效果
[0035]从上述技术方案可以看出，本公开复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列及装置至少具有以下有益效果其中之一或其中一部分：
[0036](1)本公开将柔性三维压力监测阵列从结构角度复合到与柔性超声换能器阵列中，形成一个有机的整体，减小整体体积。
[0037](2)本公开通过压力传感阵元获得底层匹配层压力分布情况，并根据压力分布情况确定底层匹配层的曲率值，根据曲率值对超声信号发送模块发射的超声波信号和超声信号接收模块发射的超声回波信号进行补偿，实现对曲率的实时监测和补偿。
附图说明
[0038]图1为本公开第一实施例复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列的示意图。
[0039]图2为本公开第一实施例复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列的剖面示意图。
[0040]图3为本公开第一实施例复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列的爆炸示意图。
[0041]图4为本公开第一实施例中底层匹配层的示意图。
[0042]图5为本公开第一实施例中底层匹配层的剖面示意图。
[0043]图6为本公开第一实施例中底层匹配层的爆炸示意图。
[0044]图7为应用本公开第一实施例复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列的装置的示意图。
[0045]图8为本公开第一实施例提供的垂直方向位移引起超声波传输变化示意图。
[0046]图9为本公开第二实施例提供的水平方向位移引起超声波传输变化示意图。
[0047]【附图中本公开实施例主要元件符号说明】
[0048]1‑
复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列；
[0049]2‑
顶层覆盖层；
[0050]201
‑
顶层超声阵元电气连接层；
[0051]3‑
超声阵元层；
[0052]301
‑
压电超声阵元；
[0053]4‑
底层匹配层；
[0054]401
‑
底层超声阵元电气连接层；
[0055]402
‑
压力传感阵元；
[0056]403
‑
压力传感阵元电气引出层；
[0057]本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列，自下而上包括：底层匹配层、超声阵元层和顶层覆盖层；所述超声阵元层包括：多个压电超声阵元；所述顶层覆盖层包括：顶层超声阵元电气连接层，所述顶层超声阵元电气连接层与所述压电超声阵元第一面相连；所述底层匹配层自下而上包括：压力传感阵元、压力传感阵元电气引出层和底层超声阵元电气连接层；所述底层超声阵元电气连接层第一面与所述压电超声阵元第二面相连；所述压力传感阵元电气引出层和所述压力传感阵元相连；换能器阵列电气接口，分别与所述顶层超声阵元电气连接层、所述底层超声阵元电气连接层和所述压力传感阵元电气引出层电连接。2.根据权利要求1所述的柔性超声换能阵列，其中，所述压电超声阵元为长方体压电材料、圆柱体压电材料和正方体压电材料中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的柔性超声换能阵列，其中，多个所述压电超声阵元呈行列等间距排列。4.根据权利要求1所述的柔性超声换能阵列，其中，所述换能器阵列电气接口包括：超声信号发送电气接口，与所述顶层超声阵元电气连接层相连；超声信号接收电气接口，与所述底层超声阵元电气连接层相连；以及压力传感器信号接口，与所述压力传感阵元电气引出层相连。5.根据权利要求1所述的柔性超声换能阵列，其中，所述压力传感阵元的布置点位与所述压电超声阵元的中心相对。6.根据权利要求5所述的柔性超声换能阵列，其中，所述压力传感阵元的布置点位与所述压电超声阵元的边缘相对，且均匀分布。7.根据权利要求1至6中任一项所述的柔性超声换能阵列，其中，所述复合柔性三维压力监测阵列的柔性超声换能阵列...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜利东，许立锐，陈贤祥，王鹏，方震，王军波，太惠玲，蒋亚东，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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