【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声，特别涉及一种超声探头和超声装置。
技术介绍
1、涡旋声场是一种声操控技术，通过在声场中心形成低声压区域对粒子进行空间聚集，在实际应用中，由于涡旋声场本身具备更强的捕获力，更大的力矩和更深的渗透深度，因此具有多种潜在的应用价值，例如，在声学成像领域，通过聚焦分数涡旋场可以实现对特定区域内的声学信息进行高分辨率的成像；在声学传感领域，可以利用聚焦分数涡旋场的特殊声场结构，实现对目标物体的旋转运动进行探测和测量。
2、目前产生涡旋声场的方式主要依赖于换能器阵元，通过电学手段控制每一个换能器的相位偏移，并且通过物理改变换能器阵元的排布形状，使得换能器阵元的整体相位满足分数涡旋场相位的要求，进而通过声场叠加形成声涡旋场。在医学成像中，换能器阵元通常是作为超声探头上的的重要组成部分，用于将电能转化为声能并进行发射和接收超声信号。
3、而为了使得通过超声探头产生的涡旋超声波具有更高的超声成像的深度，通常需要使用较大数量的换能器以获得更高的分辨率和更精确的相位调控能力，虽然能够实现超声探头发出的超声波能够在特定区域集中且提高超声成像深度的效果，但同时也会导致涡旋超声波的产生需要较为复杂的控制系统和庞大的换能器阵元，一方面会导致超声探头的成本较高，另一方面，还会使得产生具有目标参数的涡旋声场的调试过程特别复杂。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是提供一种超声探头，旨在通过一个简单的声人工结构对超声换能器发射的涡旋超声波进行调制从而产生一个沿超声波传播
2、为实现上述目的，本专利技术提出的一种超声探头，包括：
3、超声换能器，所述超声换能器用于产生旋涡声场状的超声波；和
4、声人工结构，所述声人工结构设于所述超声换能器的一侧，且位于所述超声波的传播路径上，所述声人工结构包括结构板，所述结构板远离所述超声换能器的一侧的表面开设有螺旋凹槽或螺旋凸起，所述螺旋凹槽或所述螺旋凸起的宽度由其中心向外逐渐增大。
5、可选地，所述螺旋凹槽的第一螺线r1和第二螺线r2或所述螺旋凸起的第一螺线r1和第二螺线r2均符合r1＝r0eb(θ+π)和r2＝(r0+w)eb(θ+π)；
6、其中，r0为所述第一螺线r1的初始半径，w为所述第一螺线r1和所述第二螺线r2之间的最小宽度，b为所述第一螺线r1和所述第二螺线r2的旋转变化量系数，θ为所述第一螺线r1和所述第二螺线r2的角度变化量系数。
7、可选地，所述第一螺线r1的初始半径r0符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述超声波在水中的传播速度；和/或
8、所述最小宽度w符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述超声波在水中的传播速度。
9、可选地，所述结构板的厚度d1符合所述螺旋凹槽的深度d1符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述超声波在水中的传播速度；或
10、所述螺旋凸起的高度d2符合所述结构板的厚度d2符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述超声波在水中的传播速度。
11、可选地，所述超声换能器包括依次层叠连接的背衬层、压电层以及匹配层；
12、所述超声探头还包括支架，所述支架的一侧与所述匹配层连接，所述支架的另一侧连接有所述结构板。
13、可选地，所述压电层的厚度d3符合其中，c1为所述超声波在所述压电层的传播速度。
14、可选地，所述压电层的材料为压电陶瓷、压电单晶或压电复合材料其中的一种。
15、可选地，所述匹配层的厚度d4符合其中，c2为所述超声波在所述匹配层的传播速度；和/或
16、所述超声换能器包括多个所述匹配层，多个所述匹配层依次层叠连接，位于两端的所述匹配层分别与所述压电层和所述支架连接。
17、可选地，所述结构板的材料为树脂材料、亚克力材料、橡胶材料或光刻胶材料的其中一种。
18、本专利技术还提供一种超声装置，包括超声探头，所述超声探头包括超声换能器，所述超声换能器用于产生旋涡声场状的超声波；和
19、声人工结构，所述声人工结构设于所述超声换能器的一侧，且位于所述超声波的传播路径上，所述声人工结构包括结构板，所述结构板远离所述超声换能器的一侧的表面开设有螺旋凹槽或螺旋凸起，所述螺旋凹槽或所述螺旋凸起的宽度由其中心向外逐渐增大。
20、本专利技术中，当超声换能器发出的涡旋超声波通过带有螺旋凹槽或螺旋凸起的声人工结构时，由于螺旋凹槽或螺旋凸起各处宽度不同，会使得涡旋超声波在螺旋凹槽里或螺旋凸起内发生特殊衍射且透射声波之间也会发生相互干涉，从而使得涡旋超声波穿过声人工结构后可以会聚于该声人工结构前方的某一点处，进而能够加强涡旋超声波沿传播方向上的聚焦效果，该点位声波能量高，可以进行相应的应用，如超声成像、超声手术或超声刺激等。本专利技术的超声探头通过一个简单的声人工结构能够给对超声换能器发射的涡旋超声波进行调制，从而产生一个沿超声波传播方向的长聚焦焦斑，能够提高超声波的聚焦能力，相较于现有技术中而言，本申请的超声探头结构较为简单，易于加工，造价低廉，使用灵活。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种超声探头，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种超声探头，其特征在于，所述螺旋凹槽的第一螺线r1和第二螺线r2或所述螺旋凸起的第一螺线r1和第二螺线r2均符合r1＝r0eb(θ+π)和r2＝(r0+w)eb(θ+π)；
3.如权利要求2所述的一种超声探头，其特征在于，所述第一螺线r1的初始半径r0符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述涡旋超声波在水中的传播速度；和/或
4.如权利要求1至3任一项所述的超声探头，其特征在于，所述结构板的厚度D1符合所述螺旋凹槽的深度d1符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述涡旋超声波在水中的传播速度；或
5.如权利要求1至3任一项所述的超声探头，其特征在于，所述超声换能器包括依次层叠连接的背衬层、压电层以及匹配层；
6.如权利要求5所述的超声探头，其特征在于，所述压电层的厚度d3符合其中，c1为所述涡旋超声波在所述压电层的传播速度。
7.如权利要求5所述的超声探头，其特征在于，所述压电层的材料为压电陶瓷、压电单晶或压电复合材料其中的一种。
...【技术特征摘要】
1.一种超声探头，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种超声探头，其特征在于，所述螺旋凹槽的第一螺线r1和第二螺线r2或所述螺旋凸起的第一螺线r1和第二螺线r2均符合r1＝r0eb(θ+π)和r2＝(r0+w)eb(θ+π)；
3.如权利要求2所述的一种超声探头，其特征在于，所述第一螺线r1的初始半径r0符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述涡旋超声波在水中的传播速度；和/或
4.如权利要求1至3任一项所述的超声探头，其特征在于，所述结构板的厚度d1符合所述螺旋凹槽的深度d1符合其中，f为超声换能器的工作频率，c0为所述涡旋超声波在水中的传播速度；或
5.如权利要求1至3任一项所述的超声探头，其特征在于，所...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。