[發明專利]超聲換能器及超聲裝置

有效

• 申請號: 201810367588.2
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108889589B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發明（設計）人: 邵維維;崔崤峣;李培洋;李章劍;徐杰;江挺益
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 陳博旸

本發明公開了一種超聲換能器以及超聲裝置，其中，超聲換能器包括壓電層，所述壓電層的尺寸使得所述壓電層產生至少兩種振型；其中，所述振型與所述超聲換能器所產生的超聲波的頻率一一對應。本發明提供的超聲換能器，通過對壓電層尺寸的設計使得同一壓電層在外加激勵的情況下，能夠激發壓電層同時產生多種振型；同時，壓電層的振型不同，將外加激勵的電信號轉換成超聲波信號的頻率也就不同。因此，通過壓電層的尺寸設計，能夠在不增加或減小原有超聲換能器體積的情況下，使得超聲換能器能夠產生多種頻率的超聲波，進而提高超聲換能器的使用范圍。

技術領域

本發明涉及超聲換能器技術領域，具體涉及超聲換能器及超聲裝置。

背景技術

超聲探針是通過超聲探頭產生入射超聲波(發射波)和接收發射超聲波(回波)的，它是超聲成像的重要部件。而超聲探頭的任務就是將電信號變換為超聲波信號或相反地將超聲波信號變換為電信號。探頭可以發射和接收超聲，進行電、聲信號轉換，能夠將由主機送來的電信號轉變為高頻振蕩的超聲信號，又能將從組織臟器發射回來的超聲信號轉變為電信號而顯示于主機的顯示器上。

超聲探頭的重要組成部分為超聲換能器，其中，超聲換能器在外加激勵時，超聲換能器內的壓電層能產生彈性形變，從而產生超聲波；相反情況下，當超聲聲波通過壓電層時，又能引起它產生彈性形變，繼而引起電壓的變化，最后通過信號處理裝置對相應電信號變化的處理來完成被探測物的圖像探查。

其中，超聲探頭產生的超聲波的頻率越高，成像的清晰度越高；超聲波的頻率越低，超聲的探測深度越深。因此，現有技術中通過在超聲探針中集成多個超聲探頭，每個超聲探頭產生超聲波的頻率不同，就能夠同時滿足成像精度與探測深度的需求。具體地，每個超聲探頭中超聲換能器產生一種頻率的超聲波，例如，圖1a)至圖1c)所示，在同一超聲探針中集成了兩個超聲探頭，分別產生高頻與低頻的超聲波。將兩種頻率的超聲探頭左右放置(圖1a))，前后放置(圖1b))，或背靠背放置(圖1c))，實現類似的功能。然而，通過該技術方案實現的超聲探針的體積大，在血管內對探針尺寸要求極高的情況下，使用范圍減小，并不能滿足。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種超聲換能器及超聲裝置，以解決多個超聲換能器的排列所導致的整體體積過大的問題。

根據第一方面，本發明實施例提供了一種超聲換能器，包括壓電層，所述壓電層的尺寸使得所述壓電層產生至少兩種振型；其中，所述振型與所述超聲換能器所產生的超聲波的頻率一一對應。

本發明提供的超聲換能器，通過對壓電層尺寸的設計使得同一壓電層在外加激勵的情況下，能夠激發壓電層同時產生多種振型；同時，壓電層的振型不同，將外加激勵的電信號轉換成超聲波信號的頻率也就不同。因此，通過壓電層的尺寸設計，能夠在不增加或減小原有超聲換能器體積的情況下，使得超聲換能器能夠產生多種頻率的超聲波，進而提高超聲換能器的使用范圍。

結合第一方面，在第一方面第一實施方式中，所述超聲換能器產生兩種頻率，分別為第一頻率和第二頻率，其中，所述第一頻率不小于所述第二頻率。

本發明中的超聲換能器，在外界激勵的作用下，同一壓電層能夠產生兩種頻率的超聲波，這兩種頻率可以同時工作，也可以按照需求分開工作。具體地，第二頻率較低，有助于超聲穿透介質，增加掃描深度，用于指導及調整方向；第一頻率較高，對近區域介質分辨率高，可用于判斷狹小通道、周壁、區域是否完整、是否病變，可彌補第一頻率超聲波由于近場盲區不能準確探測的缺點。本發明提供的超聲換能器，能夠實現在單個超聲換能器中結合低頻超聲和高頻超聲各自的優勢，具有較大的應用空間。

結合第一方面第一實施方式，在第一方面第二實施方式中，所述壓電層的厚度使得所述壓電層沿厚度方向產生伸縮振動，并對應于所述第一頻率。