[發明專利]具有Q值突變的超聲換能器

在審

• 申請號: 201980048793.5
• 申請日: 2019-05-20
• 公開（公告）號: CN112470214A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 布萊恩·畢考肖;桑迪普·阿卡拉杰;海星·權
• 申請（專利權）人: 艾科索成像公司
• 主分類號: G10K9/12
• 分類號: G10K9/12;G10K9/122;G10K9/128;G10K9/18
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 白天明;武晶晶

本文公開了超聲換能器系統，其包括：超聲換能器，該超聲換能器包括基板、隔膜和壓電元件；第一電路，其耦合到超聲換能器，第一電路被配置用于驅動超聲換能器或檢測隔膜的運動；多個電端口，其耦合到超聲換能器；第二電路，其連接到多個電端口中的兩個或更多個，該電路包括以下中的一個或多個：電阻器、電容器、開關和放大器，其中第二電路獨立于第一電路，并且其中第二電路被配置為阻尼隔膜的運動。

相關申請的交叉引用

本申請要求于2018年5月21日提交的美國臨時申請No.62/674,371的權益，其通過引用整體合并于此。

背景技術

超聲換能器通常包括：形成背襯、吸收或反射介質的基板、壓電材料層，該壓電材料層在其前后均設有電極，以及至少一個用于聲阻抗匹配的層，其可以在壓電材料和基板之間。

壓電微機械超聲換能器(pMUT)陣列由于其在電能域和聲能域之間的換能效率而在超聲領域提供了巨大的機會。但是，由于結構的原因，pMUT可能比大多數壓電晶體換能器具有更高的品質因數(即，Q值)。

發明內容

與傳統的壓電晶體超聲換能器相比更高的Q值可能對pMUT的功能有害，因為它降低了軸向圖像分辨率和/或在圖像中引起了不希望的噪聲。

本公開包括用于減小pMUT的Q值的系統和方法。在一些實施方式中，本文的系統和方法不依賴于換能器技術，它們可以應用于除pMUT之外的換能器。在一些實施方式中，本文的系統和方法不限于減小換能器的Q值；通過合適的電路，本文的系統和方法可以用于以不限制的多種方式修改換能器的動態行為。

在一個方面，本文公開了超聲換能器系統，該超聲換能器系統包括：超聲換能器，所述超聲換能器包括基板、隔膜和壓電元件；耦合到所述超聲換能器的第一電路，所述第一電路被配置用于驅動所述超聲換能器或檢測所述隔膜的運動；多個電端口，所述多個電端口耦合到所述超聲換能器；以及連接到所述多個電端口中的兩個或更多個的第二電路，所述電路包括以下中的一個或多個：電阻器、電容器、開關和放大器；其中所述第二電路獨立于所述第一電路，并且其中所述第二電路被配置為阻尼所述隔膜的運動。在一些實施方式中，所述超聲換能器是壓電微機械超聲換能器(pMUT)。在一些實施方式中，所述第二電路包括電阻器。在一些實施方式中，所述第二電路包括通過電容器耦合到所述超聲換能器的電阻器。在一些實施方式中，所述第二電路包括串聯的開關、電阻器和電容器。在一些實施方式中，所述開關被配置為在斷開(open)時使所述多個端口中的一個或多個浮空(floating)，并且在閉合(closed)時使所述多個端口中的一個或多個短路至所述電阻器和所述電容器。在一些實施方式中，在所述開關閉合時，所述隔膜的運動被阻尼。在一些實施方式中，所述第二電路包括開關。在一些實施方式中，所述開關被配置為在斷開時使所述多個端口中的一個或多個浮空，并且在閉合時使所述多個端口中的一個或多個短路至DC電壓。在一些實施方式中，在所述開關閉合時，所述隔膜的運動停止。在一些實施方式中，所述第二電路包括放大器。在一些實施方式中，所述放大器被配置為感測所述隔膜的運動，并基于感測到的所述隔膜的運動利用主動反饋來阻尼所述換能器。在一些實施方式中，在所述隔膜運動時，所述第二電路被激活。在一些實施方式中，在所述隔膜的運動小于預定閾值時，所述第二電路不被激活。在一些實施方式中，所述多個電端口包括在所述壓電元件上方的至少一個端口。在一些實施方式中，所述多個電端口包括在所述壓電元件下方的至少一個端口。在一些實施方式中，所述多個電端口包括兩個端口或三個端口。在一些實施方式中，所述多個電端口包括四個端口、五個端口、六個端口或任何其他整數個端口。