CN102512204A

CN102512204A - 一种摆动式超声探头

Info

Publication number: CN102512204A
Application number: CN2011104561317A
Authority: CN
Inventors: 郑庆璋; 邹策煌; 吴锦川; 刘炯斌
Original assignee: Shantou Institute of Ultrasonic Instruments Co Ltd
Current assignee: Shantou Institute of Ultrasonic Instruments Co Ltd
Priority date: 2011-12-29
Filing date: 2011-12-29
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2031-12-29
Also published as: CN102512204B

Abstract

本发明涉及一种摆动式超声探头，包括外壳、基座和换能器，基座设于外壳中，其特征是：还包括能够驱动换能器作往复摆动的电磁摆动机构，电磁摆动机构安装在基座上。采用电磁摆动机构代替电动机，通过电流产生交变磁场直接驱动换能器往复运动，其运动惯量远小于电动机输出轴的转动惯量，换能器从正常运动到静止的减速过程，以及从静止到正常运动的加速过程所需要的时间大大减少，从而较大幅度地提高了换能器往复扫描的频率，并且电磁直接驱动比电动机驱动平稳，减少停止、启动时的振动，扫描效果更好。

Description

一种摆动式超声探头

技术领域

本发明涉及一种超声诊断设备，尤其涉及一种摆动式超声探头。

背景技术

目前的摆动式超声探头，通常是采用电机来驱动超声探头作往复的扇形扫描，一般包括如下结构：外壳、基座、换能器和电动机，基座、换能器和电动机均处于外壳中，电动机安装在基座上，电动机的输出轴与换能器传动连接。通过控制电动机的输出轴作往复转动，并控制转动幅度，带动换能器作往复的扇形扫描。上述这种摆动式超声探头，在控制电动机输出轴反转时，有一个转动、停止、启动的过程，由于其转动惯量较大，上述转动、停止、启动的过程占用较长时间，这严重限制了摆动式超声探头的扫描频率，并且产生振动，扫描不稳定，影响扫描的效果。为了达到扫描准确、便于控制的目的，一般还采用步进的电动机进行驱动，每步进一次，均有一个转动、停止、启动的过程，其扫描频率更慢，扫描效果更不理想。

发明内容

本发明涉及一种摆动式超声探头，这种摆动式超声探头扫描平稳，并且具有较高的扫描频率。采用的技术方案如下：

一种摆动式超声探头，包括外壳、基座和换能器，基座设于外壳中，其特征是：还包括能够驱动换能器作往复摆动的电磁摆动机构，电磁摆动机构安装在基座上。

按照现有技术，上述换能器的位置有两种设置方式：第一种方式是换能器处于外壳中，由电磁摆动机构驱动换能器在外壳中摆动，外壳内部需填充耦合材料；第二种方式是外壳的头部设置有一个开口，电磁摆动机构设于外壳中，换能器与电磁摆动机构连接，换能器的头部或整体通过开口伸出到外壳的外部，电磁摆动机构驱动换能器的头部在外壳的外部摆动。

采用电磁摆动机构代替电动机，通过电流产生交变磁场直接驱动换能器往复运动，其运动惯量远小于电动机输出轴的转动惯量，换能器从正常运动到静止的减速过程，以及从静止到正常运动的加速过程所需要的时间大大减少，从而较大幅度地提高了换能器往复扫描的频率，并且电磁直接驱动比电动机驱动平稳，减少停止、启动时的振动，扫描效果更好。

作为本发明的优选方案，其特征是：所述电磁摆动机构包括转轴、摆动座、U型铁芯、两组线圈、磁钢推块和两个磁钢限位块；摆动座的中部通过转轴可转动安装在基座上；换能器安装在摆动座的一端，磁钢推块安装在摆动座的另一端；U型铁芯安装在基座上，U型铁芯的两端部与磁钢推块位置相应；两个磁钢限位块安装在基座上，分别处于磁钢推块的两侧，并且均与磁钢推块互斥设置；两组线圈分别绕制在U型铁芯的两侧边上。在两组线圈中输入一定频率的方波电流，在U型铁芯的两端部之间产生交变磁场，作用于磁钢推块，对磁钢推块产生推力，并且在两个磁钢限位块的配合下，带动摆动座绕转轴往复转动，从而实现处于摆动座另一端的换能器作往复扇形扫描。当磁钢推块处于两个磁钢限位块的中间位置时，磁钢推块与磁钢限位块之间的距离最远，磁钢限位块对磁钢推块的斥力最小，基本不影响磁钢推块从中间向两侧的加速运动；随着磁钢推块向一侧的运动，磁钢限位块对磁钢推块的斥力逐渐加大，当推力与斥力达到平衡时，磁钢推块基本处于静止状态(摆动座同样基本处于静止状态)，磁钢推块从正常运动到趋于静止(摆动座从正常转动到趋于静止)的过程是一个渐变过程，相当平稳，同时两个磁钢限位块限制了磁钢推块的运动范围，从而限制了换能器的往复扫描范围；当推力与斥力达到平衡时，磁钢推块基本处于静止状态，磁钢推块的运动惯量相当小，此时改变方波电流的方向，磁钢限位块对磁钢推块的斥力与磁场对磁钢推块的推力方向相同，加速磁钢推块的反向运动，磁钢推块从静止到正常运动的加速过程所需要的时间大大减少，从而较大幅度地提高了换能器往复扫描的频率。

作为本发明的另一种优选方案，其特征是：所述电磁摆动机构包括转轴、摆动座、U型铁芯、两组线圈、磁钢推块和扭力弹簧；摆动座的中部通过转轴可转动安装在基座上；换能器安装在摆动座的一端，磁钢推块安装在摆动座的另一端；U型铁芯安装在基座上，U型铁芯的两端部与磁钢推块位置相应；扭力弹簧套在转轴上，扭力弹簧的一端与摆动座连接，扭力弹簧的另一端与基座连接；两组线圈分别绕制在U型铁芯的两侧边上。在两组线圈中输入一定频率的方波电流，在U型铁芯的两端部之间产生交变磁场，作用于磁钢推块，对磁钢推块产生推力，并且在扭力弹簧的配合下，带动摆动座绕转轴往复转动，从而实现处于摆动座另一端的换能器作往复扇形扫描。扭力弹簧的弹力和交变磁场对磁钢推块的推力均作用在摆动座上，当推力与弹力达到平衡时，摆动座基本处于静止状态，摆动座从正常转动到趋于静止的过程是一个渐变过程，相当平稳，同时扭力弹簧限制了磁钢推块的运动范围(摆动座的转动幅度)，从而限制了换能器的往复扫描范围；此时改变方波电流的方向，扭力弹簧释放弹力，弹力和磁场对磁钢推块的推力均使摆动座向同一方向转动，加速摆动座的反向运动，摆动座从静止到正常运动的加速过程所需要的时间大大减少，从而较大幅度地提高了换能器往复扫描的频率。

作为本发明的另一种优选方案，对其结构作进一步简化，其特征是：所述电磁摆动机构包括弹簧片、摆动座、U型铁芯、两组线圈和磁钢推块；换能器安装在摆动座的一端，磁钢推块安装在摆动座的另一端；摆动座上安装有磁钢推块的一端通过弹簧片与基座连接；U型铁芯安装在基座上，U型铁芯的两端部与磁钢推块位置相应；两组线圈分别绕制在U型铁芯的两侧边上。在两组线圈中输入一定频率的方波电流，在U型铁芯的两端部之间产生交变磁场，作用于磁钢推块，对磁钢推块产生推力，并且在弹簧片的配合下，带动摆动座左右摆动，从而实现处于摆动座另一端的换能器作往复扇形扫描。弹簧片的弹力和交变磁场对磁钢推块的推力均作用在摆动座上，当推力与弹力达到平衡时，摆动座基本处于静止状态，摆动座从正常运动到趋于静止的过程是一个渐变过程，相当平稳，同时弹簧片限制了磁钢推块的运动范围(摆动座的摆动幅度)，从而限制了换能器的往复扫描范围；此时改变方波电流的方向，弹簧片释放弹力，弹力和磁场对磁钢推块的推力均使摆动座向同一方向运动，加速摆动座的反向运动，摆动座从静止到正常运动的加速过程所需要的时间大大减少，从而较大幅度地提高了换能器往复扫描的频率。

本发明对比现有技术的有益效果是：换能器从正常运动到静止的减速过程，以及从静止到正常运动的加速过程所需要的时间大大减少，从而较大幅度地提高了换能器往复扫描的频率，并且电磁直接驱动比电动机驱动平稳，减少停止、启动时的振动，扫描效果更好。

附图说明

图1是本发明第一种实施例的结构示意图；

图2是本发明第二种实施例的结构示意图；

图3是本发明第三种实施例中，扭力弹簧部分的结构示意图；

图4是本发明第四种实施例中，弹簧片部分的结构示意图。

具体实施例

下面结合附图和本发明的优选实施例做进一步的说明。

实施例一

如图1所示，这种摆动式超声探头，包括外壳1、基座2、换能器3和电磁摆动机构4，基座2和换能器3均设于外壳中；另外还包括电缆5和连接器6，电缆5的一端与外壳1中的换能器3及电磁摆动机构4电连接，电缆5的另一端与连接器6连接，通过连接器6连接到诊断设备的主机上。

电磁摆动机构4包括转轴401、摆动座402、U型铁芯403、两组线圈404、磁钢推块405和两个磁钢限位块406；摆动座402的中部通过转轴401可转动安装在基座2上；换能器3安装在摆动座402的一端，磁钢推块405安装在摆动座402的另一端；U型铁芯403安装在基座2上，U型铁芯403的两端部与磁钢推块405位置相应；两个磁钢限位块406安装在基座2上，分别处于磁钢推块405的两侧，并且均与磁钢推块405互斥设置；两组线圈404分别绕制在U型铁芯403的两侧边上。

下面结合图1对本实施例作进一步说明：

在两组线圈404中输入一定频率的方波电流，在U型铁芯403的两端部之间产生交变磁场，作用于磁钢推块405，对磁钢推块405产生推力，并且在两个磁钢限位块406的配合下，带动摆动座402绕转轴401往复转动，从而实现处于摆动座402另一端的换能器3作往复扇形扫描。当磁钢推块405处于两个磁钢限位块406的中间位置时，磁钢推块405与磁钢限位块406之间的距离最远，磁钢限位块406对磁钢推块405的斥力最小，基本不影响磁钢推块405从中间向两侧的加速运动；随着磁钢推块405向一侧的运动，磁钢限位块406对磁钢推块405的斥力逐渐加大，当推力与斥力达到平衡时，磁钢推块405基本处于静止状态(摆动座402同样基本处于静止状态)，磁钢推块405从正常运动到趋于静止(摆动座402从正常转动到趋于静止)的过程是一个渐变过程，相当平稳，同时两个磁钢限位块406限制了磁钢推块405的运动范围，从而限制了换能器3的往复扫描范围；当推力与斥力达到平衡时，磁钢推块405基本处于静止状态，磁钢推块405的运动惯量相当小，此时改变方波电流的方向，磁钢限位块406对磁钢推块405的斥力与磁场对磁钢推块405的推力方向相同，加速磁钢推块405的反向运动，磁钢推块405从静止到正常运动的加速过程所需要的时间大大减少，从而较大幅度地提高了换能器3往复扫描的频率。

实施例二

如图2所示，在其它部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：外壳的头部设置有一个开口7，换能器3处于外壳1的外部，电磁摆动机构4的摆动座402从开口7伸出并与换能器3连接，电磁摆动机构4驱动换能器3在外壳1的外部摆动。

实施例三

如图3所示，在其它部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：采用扭力弹簧407代替实施例一中的两个磁钢限位块，扭力弹簧407套在转轴401上，扭力弹簧407的一端与摆动座402连接，扭力弹簧407的另一端与基座2连接。

在本实施例的另外实施方式中，可以采用实施例二的结构，在外壳的头部设置有一个开口，换能器处于外壳的外部，电磁摆动机构的摆动座从开口伸出并与换能器连接，电磁摆动机构驱动换能器在外壳的外部摆动。

实施例四

如图3所示，在其它部分均与实施例一相同的情况下，其区别在于：采用弹簧片408代替实施例一中的两个磁钢限位块及转轴，摆动座402上安装有磁钢推块405的一端通过弹簧片408与基座2连接。

Claims

1.一种摆动式超声探头，包括外壳、基座和换能器，基座设于外壳中，其特征是：还包括能够驱动换能器作往复摆动的电磁摆动机构，电磁摆动机构安装在基座上。

2.如权利要求1所述的摆动式超声探头，其特征是：所述电磁摆动机构包括转轴、摆动座、U型铁芯、两组线圈、磁钢推块和两个磁钢限位块；摆动座的中部通过转轴可转动安装在基座上；换能器安装在摆动座的一端，磁钢推块安装在摆动座的另一端；U型铁芯安装在基座上，U型铁芯的两端部与磁钢推块位置相应；两个磁钢限位块安装在基座上，分别处于磁钢推块的两侧，并且均与磁钢推块互斥设置；两组线圈分别绕制在U型铁芯的两侧边上。

3.如权利要求1所述的摆动式超声探头，其特征是：所述电磁摆动机构包括转轴、摆动座、U型铁芯、两组线圈、磁钢推块和扭力弹簧；摆动座的中部通过转轴可转动安装在基座上；换能器安装在摆动座的一端，磁钢推块安装在摆动座的另一端；U型铁芯安装在基座上，U型铁芯的两端部与磁钢推块位置相应；扭力弹簧套在转轴上，扭力弹簧的一端与摆动座连接，扭力弹簧的另一端与基座连接；两组线圈分别绕制在U型铁芯的两侧边上。

4.如权利要求1所述的摆动式超声探头，其特征是：所述电磁摆动机构包括弹簧片、摆动座、U型铁芯、两组线圈和磁钢推块；换能器安装在摆动座的一端，磁钢推块安装在摆动座的另一端；摆动座上安装有磁钢推块的一端通过弹簧片与基座连接；U型铁芯安装在基座上，U型铁芯的两端部与磁钢推块位置相应；两组线圈分别绕制在U型铁芯的两侧边上。