CN205308749U

CN205308749U - 一种复合超声换能器

Info

Publication number: CN205308749U
Application number: CN201521103529.2U
Authority: CN
Inventors: 许小芳; 周红生
Original assignee: Shanghai Acoustics Laboratory Chinese Academy Of Sciences
Current assignee: Shanghai Acoustics Laboratory Chinese Academy Of Sciences
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2016-06-15
Anticipated expiration: 2025-12-25

Abstract

本实用新型涉及到一种复合超声换能器，其包括设置在背衬材料(4)上的超声波信号发射装置(3)，设置在超声波信号发射装置(3)上的超声波信号接收装置(2，2ˊ)，设置在超声波信号接收装置(2，2ˊ)上的匹配层(1)，其中，超声波信号发射装置(3)为压电陶瓷(PZT)，超声波信号接收装置(2，2ˊ)为压电薄膜(PVDF)，背衬材料(4)为环氧材料。本实用新型的技术效果是通过压电陶瓷(PZT)和压电薄膜(PVDF)设置复合超声换能器中，有效地提高超声换能器的灵敏度和带宽。

Description

一种复合超声换能器

技术领域

本实用新型涉及到一种超声换能器，尤其涉及到一种超声波信号发射装置和超声波信号接收装置采用不同材料的复合超声换能器，属于超声波应用领域。

背景技术

随着超声医学的发展，超声波成像正越来越多地引起人们的兴趣，与核医学、MRI、光学、光声等成像技术相比，超声成像具有价格便宜、方便携带、安全无辐射、实时、分辨率高等优点，已在心血管，肿瘤等诊疗上显示出很大的应用前景。超声成像技术是利用超声换能器发出的超声波进入人体组织后，在人体不同声特性阻抗的分界处形成反射回声，而进行成像处理的技术，因此，作为医用超声发射和回声接收器件的换能器是医学成像系统中最为关键的部件。

目前，医用换能器多数使用压电陶瓷(PZT)材料制成，存在带宽窄，声阻抗高和机械性能强度低等不足，使其难以满足医用换能器高频、宽带宽的需求，整体性能得不到提高。因此，需要探索一种新型的高性能超声换能器来满足医用需求。

实用新型内容

针对目前使用的超声波换能器存在的缺陷，本实用新型提出了一种采用PZT材料和PVDF材料复合的超声波换能器。PZT材料用于做超声波换能器发射装置，PVDF材料用于做超声波换能器接收装置，从而提高换能器的灵敏度和带宽，减少超声波换能器的功率损耗，提高成像像素。

由于压电陶瓷(PZT)材料本身具有高的机电藕合系数，用它制作的超声换能器具有较低的输入功率损耗，是一种良好的发射型压电材料。而压电薄膜(PVDF)材料是一种高分子压电聚合材料，该材料弹性刚度小，机械阻尼大，声阻抗接近人体组织的声阻抗，易获得较好的匹配，是一种良好的接收型压电材料，因此，综合利用PZT的高发射灵敏度及PVDF宽频带接收的优势，发明一种新型的PZT与PVDF复合结构换能器，特点在于：在同一只超声波换能器中使用压电陶瓷(PZT)和压电薄膜(PVDF)，前者用于发射，后者用于接收。可以提高换能器的灵敏度和带宽。为了实现上述的技术目的，本实用新型提供一种复合超声波换能器，其包括超声波信号发射装置，超声波信号接收装置，背衬材料，匹配层。

本实用新型提供的技术方案是，一种复合超声换能器，其包括超声波信号发射装置，超声波信号接收装置，背衬材料，匹配层，所述发射装置，超声波信号接收装置，背衬材料，匹配层依次通过粘合剂粘合在一起。

进一步的方案是，超声波信号发射装置设置在背衬材料上，所述超声波信号接收装置设置在超声波信号发射装置上，所述匹配层设置在超声波信号接收装置上。

进一步的方案是，超声波信号发射装置为压电陶瓷。

进一步的方案是，超声波信号接收装置分为第一超声波信号接收装置和第二超声波信号接收装置，所述第一超声波信号接收装置为第一压电薄膜，所述第二超声波信号接收装置为第二压电薄膜，所述第二压电薄膜设置在第一压电薄膜上端。

进一步的方案是，背衬材料为环氧材料。

进一步的方案是，所述复合超声换能器与换能器信号处理系统相连。

本实用新型的技术效果是通过采用压电陶瓷(PZT)和压电薄膜(PVDF)放置在同一个超声波换能器中，有效地提高超声波换能器的灵敏度和带宽。充分发挥两种材料在发射和接收时的优势。且发射和接收分开，避免发射和接收之间的干扰

附图说明

图1为本实用新型安装流程结构示意简图。

1-匹配层；2-第一压电薄膜；2'-第二压电薄膜；3-压电陶瓷；4-背衬材料。

具体实施方式

为了更清楚的叙述本实用新型的实施方式，下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。

超声波换能器的功能是将输入的电功率转换成超声波传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。

匹配层是按照预定比例调配聚合物和金属氧化物颗粒，进行均匀混合后形成粘稠状的半液态胶质；在所述粘稠状的半液态胶质中加入聚合触媒，产生聚合固化反应后形成相应厚度的超声阻抗匹配层。

压电陶瓷(PZT)是一类具有压电特性的电子陶瓷材料，主要用于制造超声换能器、水声换能器、电声换能器、陶瓷滤波器、陶瓷变压器、陶瓷鉴频器、高压发生器、红外探测器、声表面波器件、电光器件、引燃引爆装置和压电陀螺等。在本实用新型中，压电陶瓷(PZT)通过电子线路的控制，可产生不同频率的振动，从而发出超声波，作为超声波换能器的超声波信号发射装置。

压电薄膜(PVDF)作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。压电薄膜(PVDF)能探测非常微小的物理信号又能感受到大幅度的活动，是因为PVDF膜的压电响应在相当大的动态范围内都是线性的，多数情况下，只要能明显区分目标信号和噪声的带宽，细小的目标信号都可以通过过滤器采集到，根据压电薄膜(PVDF)具有宽带宽特性，可接收高次谐波，实现谐波成像，其可以作为超声波换能器的超声波信号接收装置。

背衬4采用环氧材料，增加超声波换能器的强度。

参照图1所示，在背衬4上焊有超声波信号发射装置3，本实用新型中，超声波信号发射装置3采用压电陶瓷(PZT)，在超声波信号发射装置上设有超声波信号接收装置(2，2')，超声波信号接收装置(2，2')分为第一超声波信号接收装置2和第二超声波信号接收装置2'，第一超声波信号接收装置2采用第一压电薄膜(PVDF₁)，第二超声波信号接收装置2'为第二压电薄膜(PVDF₂)，第二压电薄膜(PVDF₂)设置在第一压电薄膜(PVDF₁)的上端，匹配层1设置在超声波信号接收装置(2，2')上。

本实用新型的另一个实施例是，复合超声换能器与换能器信号处理系统相连。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为详细，只要本领域的技术人员在查看到本实用新型的实施例后，不脱离本实用新型构思的前提下，所做的改变都属于本实用新型的保护范围。但本文所述的实施例不能理解为对本实用新型的保护范围限制。

Claims

1.一种复合超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括超声波信号发射装置(3)，超声波信号接收装置(2，2')，背衬材料(4)，匹配层(1)，所述发射装置(3)，超声波信号接收装置(2，2')，背衬材料(4)，匹配层(1)依次通过粘合剂粘合在一起。

2.根据权利要求1所述的一种复合超声换能器，其特征在于，所述超声波信号发射装置(3)设置在背衬材料(4)上，所述超声波信号接收装置(2，2')设置在超声波信号发射装置(3)上，所述匹配层(1)设置在超声波信号接收装置(2，2')上。

3.根据权利要求2所述的一种复合超声换能器，其特征在于，所述超声波信号发射装置(3)为压电陶瓷。

4.根据权利要求2所述的一种复合超声换能器，其特征在于，所述超声波信号接收装置(2，2')分为第一超声波信号接收装置(2)和第二超声波信号接收装置(2')，所述第一超声波信号接收装置(2)为第一压电薄膜(2)，所述第二超声波信号接收装置(2')为第二压电薄膜(2')，所述第二压电薄膜设置(2')在第一压电薄膜(2')上端。

5.根据权利要求2所述的一种复合超声换能器，其特征在于，所述背衬材料为环氧材料。

6.根据权利要求1～5中任一所述的一种复合超声换能器，其特征在于，所述复合超声换能器与换能器信号处理系统相连。