CN116916830A - 一种超声探头、超声装置和检测方法 - Google Patents

一种超声探头、超声装置和检测方法 Download PDF

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CN116916830A CN202180004004.5A CN202180004004A CN116916830A CN 116916830 A CN116916830 A CN 116916830A CN 202180004004 A CN202180004004 A CN 202180004004A CN 116916830 A CN116916830 A CN 116916830A
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王雷
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马媛媛
佟月
李扬冰
韩艳玲
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Abstract

一种超声探头、超声装置和检测方法。超声探头包括：多个发射换能单元(1)；多个接收换能单元(2)，接收换能单元(2)包括接收部件(210)，以及与接收部件(210)电连接的超声控制电路(220)，多个接收部件(210)呈阵列分布；多条扫描信号线(S1)和多条读取信号线(S2)，扫描信号线(S1)位于相邻接收部件(210)之间的行间隙，读出信号线(S2)位于相邻接收部件(210)之间的列间隙，同一行的多个接收部件(210)通过对应的超声控制电路(220)电连接于同一扫描信号线(S1)，同一列的多个接收部件(210)通过对应的超声控制电路(220)电连接于同一读出信号线(S2)。

Description

一种超声探头、超声装置和检测方法 技术领域
本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种超声探头、超声装置和检测方法。
背景技术
医学超声成像系统多采用线阵探头、单频扫查的方法，获取被测目标的超声影像，这种成像系统的成像分辨率往往受探头工作频率、探测深度等限制。
发明内容
本公开实施例提供一种超声探头、超声装置和检测方法。所述超声探头，其中，包括：
多个发射换能单元；
多个接收换能单元，所述接收换能单元包括接收部件，以及与所述接收部件电连接的超声控制电路，多个所述接收部件呈阵列分布；
多条扫描信号线和多条读取信号线，所述扫描信号线位于相邻所述接收部件之间的行间隙，所述读出信号线位于相邻所述接收部件之间的列间隙，同一行的多个所述接收部件通过对应的所述超声控制电路电连接于同一所述扫描信号线，同一列的多个所述接收部件通过对应的所述超声控制电路电连接于同一所述读出信号线。
在一种可能的实施方式中，所述发射换能单元包括：发射第一声波信号的第一发射元件，以及发射第二声波信号的第二发射元件，其中，所述第一声波信号的频率小于所述第二声波信号的频率；
所述接收部件包括：接收根据所述第一声波信号反馈的第三声波信号的第一接收元件，以及接收根据所述第二声波信号反馈的第四声波信号的第二接收元件。
在一种可能的实施方式中，所述第一发射元件与所述第二发射元件集成于同一所述发射换能单元；所述第一接收元件与所述第二接收元件集成于同一所述接收换能单元。
在一种可能的实施方式中，所述发射换能单元包括一所述第一发射元件，以及多个第二发射元件，多个所述第二发射元件环绕所述第一发射元件分布。
在一种可能的实施方式中，所述接收部件包括：第一衬底，位于所述第一衬底一侧的第一电极，以及位于所述第一电极远离所述第一衬底一侧的压电膜层，以及位于所述压电膜层远离所述第一电极一侧的第二电极。
在一种可能的实施方式中，所述超声控制电路位于所述第一衬底与所述第一电极之间；所述超声控制电路包括与所述接收部件电连接的第一薄膜晶体管，所述第一电极与所述第一薄膜晶体管的源极或漏极电连接。
在一种可能的实施方式中，不同所述接收部件的所述第一电极相互独立，各所述接收部件的所述第二电极为一体结构。
在一种可能的实施方式中，多个所述发射换能单元呈阵列分布；多个所述发射换能单元的分布密度小于多个所述接收部件的分布密度。
在一种可能的实施方式中，所述第一发射元件与所述第二发射元件相互独立；所述第一接收元件与所述第二接收元件相互独立；
所述第一发射元件与所述第一接收元件为一体结构，所述第二发射元件与所述第二接收元件为一体结构。
在一种可能的实施方式中，所述接收部件包括：第二衬底，位于所述第二衬底一侧的第三电极，位于所述第三电极远离所述第二衬底一侧的空腔，位于所述空腔远离所述第三电极一侧的振膜，以及位于所述振膜远离所述空腔一侧的第四电极；
所述第一接收元件的所述空腔在平行于所述第二衬底方向的尺寸大于所述第二接收元件的所述空腔在平行于所述第二衬底方向的尺寸。
在一种可能的实施方式中，所述超声控制电路位于所述第二衬底与所述第三电极之间；
所述超声控制电路包括与所述接收部件电连接的第二薄膜晶体管，所述第三电极与所述第二薄膜晶体管的源极或漏极电连接。
在一种可能的实施方式中，不同所述接收部件的所述第三电极相互独立；各所述接收部件的所述第四电极为一体结构。
在一种可能的实施方式中，多个所述第二接收元件的分布密度大于多个所述第一接收元件的分布密度。
本公开实施例还提供一种超声装置，其中，包括如本公开实施例提供的所述超声探头，还包括处理单元；所述处理单元与所述发射换能单元、所述接收换能单元电连接，被配置为向所述发射换能单元提供激励信号，以及接收所述接收换能单元反馈的反馈信号。
本公开实施例还提供一种如本公开实施例提供的所述超声探头的检测方法，其中，包括：
控制发射换能单元发射超声信号；
向扫描信号线逐行加载扫描信号；
通过读出信号线获取各接收部件接收的根据所述超声信号反馈的反馈信号。
在一种可能的实施方式中，所述控制发射换能单元发射超声信号，向扫描信号线逐行加载扫描信号，通过读出信号线获取各接收部件接收的根据所述超声信号反馈的反馈信号，包括：
控制第一发射元件发射第一声波信号，向所述扫描信号线逐行加载第一扫描信号，通过所述读出信号线获取各所述第一接收元件根据所述第一声波信号反馈的第三声波信号；其中，所述第三声波信号包括所述目标物的位置信息；
控制所述第二发射元件向所述目标物发射第二声波信号，向所述扫描信号线逐行加载第二扫描信号，通过所述读出信号线获取各第二接收元件根据所述第二声波信号反馈的所述第四声波信号，以根据接收到的所述第四声波信号的信息进行成像。
在一种可能的实施方式中，所述通过所述读出信号线获取各第二接收元件根据所述第二声波信号反馈的所述第四声波信号，包括：
每间隔第一时长采集一次所述第二接收元件获取到的所述第四声波信号，其中，所述第一时长小于所述第四声波信号周期的二分之一；
通过所述读出信号线获取根据各所述第二接收元件获取在各个间隔所述第一时长获取的多个所述第四声波信号，确定所述目标物相关信息。
在一种可能的实施方式中，所述确定所述目标物相关信息，包括：
根据以下公式获取所述目标物的坐标：
其中，T x(x t，y t，z t)为所述发射换能单元的中心位置，t n为采样时刻，(x n，y n，z n)为t n时刻接收到所述信号的所述接收换能单元的坐标。
附图说明
图1为接收换能单元2与信号线(扫描信号线以及读出信号线)的连接关系示意图；
图2为本公开实施例提供的发射换能单元与接收换能单元的俯视分布示意图之一；
图3为图2沿虚线AB的截面示意图；
图4为图2中其中一发射换能单元的放大示意图；
图5为本公开实施例提供的发射换能单元与接收换能单元的俯视分布示意图之二；
图6为本公开实施例提供的发射换能单元与接收换能单元的剖视分布示意图之一；
图7为本公开实施例提供的发射换能单元与接收换能单元的剖视分布示意图之二；
图8为本公开实施例提供的发射换能单元与接收换能单元的俯视分布示意图之三；
图9为本公开实施例提供的发射换能单元与接收换能单元的俯视分布示意图之四；
图10为本公开实施例提供的超声检测方法流程示意图；
图11为低频超声粗扫示意图；
图12为某一时刻(时段)接收部件收到的低频超声信号；
图13为高频超声精扫示意图；
图14为某一时刻(时段)接收部件收到的高频超声信号；
图15为接收部件阵列多次采样信号示意图；
图16为基于超声图形的目标定位示意图。
具体实施方式
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例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公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
本公开实施例提供一种超声探头，参见图1-图5所示，其中，图1为接收换能单元2与信号线(扫描信号线以及读出信号线)的连接关系示意图，图2为一种发射换能单元与接收换能单元的分布示意图，图3为图2沿虚线AB的截面示意图，图4为图2中其中一发射换能单元的放大示意图，图5为另一种发射换能单元与接收换能单元的分布示意图，超声探头包括：
多个发射换能单元1；
多个接收换能单元2，接收换能单元2包括接收部件210，以及与接收部件210电连接的超声控制电路220，多个接收部件210呈阵列分布；
多条扫描信号线S1和多条读取信号线S2，扫描信号线S1位于相邻接收部件210之间的行间隙，读出信号线S2位于相邻接收部件210之间的列间隙，同一行的多个接收部件210通过对应的超声控制电路220电连接于同一扫描信号线S1，同一列的多个接收部件210通过对应的超声控制电路220电连接于同一读出信号线S2。
本公开实施例中，同一行的多个接收部件210通过对应的超声控制电路220电连接于同一扫描信号线S1，同一列的多个接收部件210通过对应的超声控制电路220电连接于同一读出信号线S2，相比于传统的超声探头中，每个接收部件都需要连接独立的信号线，为获取高的图像分辨率，需要较多的信号线，最终致使超声探头电路复杂，体积庞大，而本公开实施例提供的超声探头，在可以实现具有高图像分辨率的超声图像的同时，可以简化超声探头的电路，进而简化超声探头的整体结构。
在一种可能的实施方式中，参见图2、图4和图5所示，发射换能单元1包括：发射第一声波信号的第一发射元件11，以及发射第二声波信号的第二发射元件12，其中，第一声波信号的频率小于第二声波信号的频率；接收部件210包括：接收根据第一声波信号反馈的第三声波信号的第一接收元件21，以及接收根据第二声波信号反馈的第四声波信号的第二接收元件22。具体的，第一声波信号可以为低频声波信号，例如，具体可以为频率在1MHz～2MHz范围的声波信号；第二声波信号可以为高频声波信号，例如，具体可以为频 率大于5MHz的声波信号。相应的，第一发射元件11可以为低频发射元件，第二发射元件12可以为高频发射元件；第一接收元件21可以为低频接收元件，第二接收元件22可以为高频接收元件。
本公开实施例中，发射换能单元1包括发射第一声波信号的第一发射元件11，以及发射第二声波信号的第二发射元件12，接收部件210包括第一接收元件21，以及第二接收元件22，超声探头为高低频复合式结构，在进行超声探测时，先通过低频超声波的探测，对探测目标进行大小和位置的粗扫，在获知粗扫结果的基础上，利用高频超声进行该局部区域内的高频高分辨成像，有的放矢，相较于传统的超声探头的全通道实时采样，本公开实施例提供的超声探头，可以在实现高分辨率成像的同时，降低超声探头的工作时长和功耗，延长超声探头的使用时长。
在一种可能的实施方式中，参见图2或图4所示，第一发射元件11与第二发射元件12集成于同一发射换能单元1；第一接收元件21与第二接收元件22集成于同一接收换能单元2。
在一种可能的实施方式中，参见图2或图4所示，发射换能单元1包括一第一发射元件11，以及多个第二发射元件12，多个第二发射元件12环绕第一发射元件11分布。具体的，第一发射元件11可以位于正中，采用整片锆钛酸铅系压电陶瓷(PZT)或钙钛矿型多晶压电陶瓷((1-x)Pb(Mg 1/3Nb 2/3)O 3-xPbTiO 3，PMN-PT)压电材料制作，可以为圆形，圆形直径的大小可以为2λ 低～5λ 低(λ为低频超声波长)，实现全域发射/扫描；多个第二发射元件12位于第一发射元件11外侧、呈圆环状结构分布，多个第二发射元件12可以呈球壳聚焦状，多个第二发射元件12可以为相控阵结构，通过时延控制，可以实现聚焦波束的偏转，实现高频相控聚焦。具体的，第一发射元件11与第二发射元件12之间可以相互间隔独立，不同的第二发射元件12之间可以相互间隔独立。
在一种可能的实施方式中，参见图6所示，接收部件210包括：第一衬底211，位于第一衬底211一侧的第一电极212，以及位于第一电极212远离 第一衬底211一侧的压电膜层213，以及位于压电膜层213远离第一电极212一侧的第二电极214。具体的，超声控制电路220可以位于第一衬底211与第一电极212之间；超声控制电路220包括与接收部件210电连接的第一薄膜晶体管221，第一电极212与第一薄膜晶体管221的源极224或漏极225电连接。如此，以实现接收部件210与超声控制电路220的集成。具体的，压电膜层213的材料可以为压电高分子材料，具体的，可以为聚偏氟乙烯(poly(1,1-difluoroethylene)，PVDF)或偏氟乙烯三氟乙烯共聚物(PVDF-TrFE)；该类高分子材料压电膜层213形成的接收部件210，具有宽频带接收性能，再集成超声控制电路，实现对超声信号选择性采样；具体的，相邻两个第一电极212中心在平行于第一衬底211方向的间距d可以小于声波的半波长，其中，声速选择1540m/s，为探头声透镜材料和人体组织的声速，由于医学超声频率为几个MHZ，当频率选择1MHZ时，d最大，即，具体的，d＜声速/频率＝1.5*10 3/1*10 6＝1.5*10 -3m＝1.5mm，d＜半波长＝0.75mm；由于相邻两个第一电极212中心在平行于第一衬底211方向的间距d较小，实现了精细化的二维接收阵列结构，以具有较高的成像图像分辨率。
具体的，超声控制电路220还可以包括其它薄膜晶体管以及电容，其中，第一晶体管221为超声控制电路220中与接收部件210电连接的薄膜晶体管；超声探头也可以包括其它信号线，本发明不以此为限。具体的，超声控制电路220的具体电路可以与显示面板中像素电路的结构相同或相似，或者，也可以与指纹识别器件中的电路结构相同或相似。
具体的，参见图6所示，第一薄膜晶体管221具体可以包括位于第一衬底211一侧的第一有源层222，位于第一有源层222背离第一衬底211一侧的第一绝缘层231，位于第一绝缘层231远离第一有源层222一侧的第一栅极223，位于第一栅极223远离第一绝缘层231一侧的第二绝缘层232，位于第二绝缘层232远离第一栅极223一侧的第一源极224和第一漏极225；第一源极224与第一电极212之间还可以设置有第三绝缘层234。
在一种可能的实施方式中，参见图6所示，不同接收部件210的第一电 极212相互独立，各接收部件210的第二电极214为一体结构。
在一种可能的实施方式中，参见图2所示，多个发射换能单元1呈阵列分布；多个发射换能单元2的分布密度小于多个接收部件210的分布密度。
在一种可能的实施方式中，参见图5所示，第一发射元件11与第二发射元件12相互独立；第一接收元件21与第二接收元件22相互独立；第一发射元件11与第一接收元件21为一体结构，第二发射元件12与第二接收元件22为一体结构。如此，实现收发换能器为一体化制作的器件。
具体的，第一发射元件11(第一接收元件21)可以作为高频收发换能器单元，第二发射元件12(第二接收元件22)可以作为低频收发换能器单元，高频收发换能器单元与低频收发换能器单元的相应膜层厚度可以相同，但直径、边长等可以不同，从而实现器件工作频率的差异化。
在一种可能的实施方式中，第一发射元件11与第一接收元件21为一体结构，第二发射元件12与第二接收元件22为一体结构时，参见图7所示，接收部件210包括：第二衬底241，位于第二衬底241一侧的第三电极242，位于第三电极242远离第二衬底241一侧的空腔272，位于空腔272远离第三电极242一侧的振膜28，以及位于振膜28远离空腔一侧的第四电极244；第一接收元件21(第一发射元件11)的空腔272在平行于第二衬底241方向的尺寸d2大于第二接收元件22(第二发射元件12)的空腔272在平行于第二衬底241方向的尺寸d3。
具体的，空腔272在第二衬底241的正投影形状可以是圆形，如图8所示；也可以为正方形，如图5所示；也可以为正六边形，如图9所示；同一种形状的空腔272中，空腔272尺寸较小的为高频换能器、空腔272较大尺寸的为低频换能器。
在一种可能的实施方式中，参见图7所示，超声控制电路220位于第二衬底241与第三电极242之间；超声控制电路220包括与接收部件电连接的第二薄膜晶体管251，第三电极242与第二薄膜晶体管251的源极254或漏极255电连接。如此，以实现接收部件210与超声控制电路220的集成。
具体的，在如图7所示的超声探头结构中，超声控制电路220还可以包括其它薄膜晶体管以及电容，其中，第二薄膜晶体管251为超声控制电路220中与接收部件210电连接的薄膜晶体管；超声探头也可以包括其它信号线，本发明不以此为限。具体的，超声控制电路220的具体电路可以与显示面板中像素电路的结构相同或相似，或者，也可以与指纹识别器件中的电路结构相同或相似。
具体的，参见图6所示，第二薄膜晶体管251具体可以包括位于第二衬底241一侧的第二有源层252，位于第二有源层252背离第二衬底241一侧的第四绝缘层261，位于第四绝缘层261远离第二有源层252一侧的第二栅极253，位于第二栅极253远离第四绝缘层261一侧的第五绝缘层262，位于第五绝缘层262远离第二栅极253一侧的第二源极254和第二漏极255；第二源极254与第三电极242之间还可以设置有第六绝缘层263。
在一种可能的实施方式中，参见图7所示，不同接收部件210的第三电极242相互独立；各接收部件210的第四电极244为一体结构。
在一种可能的实施方式中，参见图5、图8或图9所示，多个第二接收元件22的分布密度大于多个第一接收元件21的分布密度。
基于同一发明构思，本公开实施例还提供一种超声装置，其中，包括本公开实施例提供的超声探头，还包括处理单元；处理单元与发射换能单元、接收换能单元电连接，被配置为向发射换能单元提供激励信号，以及接收接收换能单元反馈的反馈信号。
基于同一发明构思，参见图10所示，本公开实施例还提供一种如本公开实施例提供的超声探头的检测方法，其中，包括：
步骤S100、控制发射换能单元发射超声信号；
步骤S200、向扫描信号线逐行加载扫描信号；
步骤S300、通过读出信号线获取各接收部件接收的根据超声信号反馈的反馈信号。
在一种可能的实施方式中，本公开实施例提供的检测方法，即，控制发 射换能单元发射超声信号，向扫描信号线逐行加载扫描信号，通过读出信号线获取各接收部件接收的根据超声信号反馈的反馈信号，可以包括：
控制第一发射元件发射第一声波信号，向扫描信号线逐行加载第一扫描信号，通过读出信号线获取各第一接收元件根据第一声波信号反馈的第三声波信号；其中，第三声波信号包括目标物的位置信息；
控制第二发射元件向目标物发射第二声波信号，向扫描信号线逐行加载第二扫描信号，通过读出信号线获取各第二接收元件根据第二声波信号反馈的第四声波信号，以根据接收到的第四声波信号的信息进行成像。
在一种可能的实施方式中，关于通过读出信号线获取各第二接收元件根据第二声波信号反馈的第四声波信号，可以包括：
每间隔第一时长采集一次第二接收元件获取到的第四声波信号，其中，第一时长小于第四声波信号周期的二分之一；
通过读出信号线获取根据各第二接收元件获取在各个间隔第一时长获取的多个第四声波信号，确定目标物相关信息。
本公开实施例中，相较于传统的二维超声成像系统的全通道实时采样，本公开实施例将基于二维阵列集成的超声控制电路，对反射的超声回波进非连续性的“切片式”采样，最后通过获取信号的“超声图形”实现对探测目标的“超声成像”。
具体的，关于确定目标物相关信息，可以包括：根据以下公式获取目标物的坐标：
其中，T x(x t，y t，z t)为发射换能单元的中心位置，t n为采样时刻，(x n，y n，z n)为t n时刻接收到信号的接收换能单元的坐标。
为了更清楚地理解本公开实施例提供的检测方法，以下进行具体说明：
粗扫：低频超声换能器发射宽束扫描声波，对待测区域进行快速扫查，获取目标物的大小、位置信息，如下图11所示，此时接收部件在某一时刻(时段)接收信号如图12所示；
精扫：基于粗扫获知的目标大小和位置信息，高频超声换能器定点发射聚焦波束，波束宽度在2mm～3mm，如下图13所示，此时接收部件在某一时刻(时段)接收信号如图14所示；
回波信号采集：利用器件中集成的超声控制电路，在时间t 开始～t 结束内选择任意的时间点t1\t2\t3…，进行信号的积分采集，积分时间小于T/2(T为超声波信号的周期，频率的倒数)；最终根据各接收部件接收信号的大小，可以获得超声图形，该图形反映超声波的空间分布特征，但是波阵面还原尺度受阵元大小的影响。
具体的，关于采样方法，在对目标物P(X,Y,Z)进行检测时，在时刻t1\t2\t3分别获取了对应的超声图形，如图15所示，r1\r2\r3分别代表获得超声图形的半径；
再根据图16所示的几何关系，可以实现对P点坐标(X,Y,Z)的求解，求解公式如下：
其中，其中，T x(x t，y t，z t)为发射换能单元的中心位置，t n为采样时刻，(x n，y n，z n)为t n时刻接收到信号的接收换能单元的坐标。针对较大的目标，可以通过反射超声波束的机械/相控扫描，实现目标物的成像。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (18)

  1. 一种超声探头，其中，包括：
    多个发射换能单元；
    多个接收换能单元，所述接收换能单元包括接收部件，以及与所述接收部件电连接的超声控制电路，多个所述接收部件呈阵列分布；
    多条扫描信号线和多条读取信号线，所述扫描信号线位于相邻所述接收部件之间的行间隙，所述读出信号线位于相邻所述接收部件之间的列间隙，同一行的多个所述接收部件通过对应的所述超声控制电路电连接于同一所述扫描信号线，同一列的多个所述接收部件通过对应的所述超声控制电路电连接于同一所述读出信号线。
  2. 如权利要求1所述的超声探头，其中，所述发射换能单元包括：发射第一声波信号的第一发射元件，以及发射第二声波信号的第二发射元件，其中，所述第一声波信号的频率小于所述第二声波信号的频率；
    所述接收部件包括：接收根据所述第一声波信号反馈的第三声波信号的第一接收元件，以及接收根据所述第二声波信号反馈的第四声波信号的第二接收元件。
  3. 如权利要求2所述的超声探头，其中，所述第一发射元件与所述第二发射元件集成于同一所述发射换能单元；所述第一接收元件与所述第二接收元件集成于同一所述接收换能单元。
  4. 如权利要求3所述的超声探头，其中，所述发射换能单元包括一所述第一发射元件，以及多个第二发射元件，多个所述第二发射元件环绕所述第一发射元件分布。
  5. 如权利要求3所述的超声探头，其中，所述接收部件包括：第一衬底，位于所述第一衬底一侧的第一电极，以及位于所述第一电极远离所述第一衬底一侧的压电膜层，以及位于所述压电膜层远离所述第一电极一侧的第二电极。
  6. 如权利要求5所述的超声探头，其中，所述超声控制电路位于所述第一衬底与所述第一电极之间；所述超声控制电路包括与所述接收部件电连接的第一薄膜晶体管，所述第一电极与所述第一薄膜晶体管的源极或漏极电连接。
  7. 如权利要求5所述的超声探头，其中，不同所述接收部件的所述第一电极相互独立，各所述接收部件的所述第二电极为一体结构。
  8. 如权利要求3所述的超声探头，其中，多个所述发射换能单元呈阵列分布；多个所述发射换能单元的分布密度小于多个所述接收部件的分布密度。
  9. 如权利要求2所述的超声探头，其中，所述第一发射元件与所述第二发射元件相互独立；所述第一接收元件与所述第二接收元件相互独立；
    所述第一发射元件与所述第一接收元件为一体结构，所述第二发射元件与所述第二接收元件为一体结构。
  10. 如权利要求9所述的超声探头，其中，所述接收部件包括：第二衬底，位于所述第二衬底一侧的第三电极，位于所述第三电极远离所述第二衬底一侧的空腔，位于所述空腔远离所述第三电极一侧的振膜，以及位于所述振膜远离所述空腔一侧的第四电极；
    所述第一接收元件的所述空腔在平行于所述第二衬底方向的尺寸大于所述第二接收元件的所述空腔在平行于所述第二衬底方向的尺寸。
  11. 如权利要求10所述的超声探头，其中，所述超声控制电路位于所述第二衬底与所述第三电极之间；
    所述超声控制电路包括与所述接收部件电连接的第二薄膜晶体管，所述第三电极与所述第二薄膜晶体管的源极或漏极电连接。
  12. 如权利要求10所述的超声探头，其中，不同所述接收部件的所述第三电极相互独立；各所述接收部件的所述第四电极为一体结构。
  13. 如权利要求9所述的超声探头，其中，多个所述第二接收元件的分布密度大于多个所述第一接收元件的分布密度。
  14. 一种超声装置，其中，包括如权利要求1-13任一项所述的超声探头， 还包括处理单元；所述处理单元与所述发射换能单元、所述接收换能单元电连接，被配置为向所述发射换能单元提供激励信号，以及接收所述接收换能单元反馈的反馈信号。
  15. 一种如权利要求1-13任一项所述的超声探头的检测方法，其中，包括：
    控制发射换能单元发射超声信号；
    向扫描信号线逐行加载扫描信号；
    通过读出信号线获取各接收部件接收的根据所述超声信号反馈的反馈信号。
  16. 如权利要求15所述的检测方法，其中，所述控制发射换能单元发射超声信号，向扫描信号线逐行加载扫描信号，通过读出信号线获取各接收部件接收的根据所述超声信号反馈的反馈信号，包括：
    控制第一发射元件发射第一声波信号，向所述扫描信号线逐行加载第一扫描信号，通过所述读出信号线获取各所述第一接收元件根据所述第一声波信号反馈的第三声波信号；其中，所述第三声波信号包括所述目标物的位置信息；
    控制所述第二发射元件向所述目标物发射第二声波信号，向所述扫描信号线逐行加载第二扫描信号，通过所述读出信号线获取各第二接收元件根据所述第二声波信号反馈的所述第四声波信号，以根据接收到的所述第四声波信号的信息进行成像。
  17. 如权利要求16所述的检测方法，其中，所述通过所述读出信号线获取各第二接收元件根据所述第二声波信号反馈的所述第四声波信号，包括：
    每间隔第一时长采集一次所述第二接收元件获取到的所述第四声波信号，其中，所述第一时长小于所述第四声波信号周期的二分之一；
    通过所述读出信号线获取根据各所述第二接收元件获取在各个间隔所述第一时长获取的多个所述第四声波信号，确定所述目标物相关信息。
  18. 如权利要求17所述的检测方法，其中，所述确定所述目标物相关信 息，包括：
    根据以下公式获取所述目标物的坐标：
    其中，T x(x t，y t，z t)为所述发射换能单元的中心位置，t n为采样时刻，(x n，y n，z n)为t n时刻接收到所述信号的所述接收换能单元的坐标。
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US9575165B2 (en) * 2010-05-25 2017-02-21 General Electric Company Ultrasound probe and ultrasound imaging system
GB2511556A (en) * 2013-03-07 2014-09-10 Sharp Kk Ultrasound imaging
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