[發明專利]復合柔性三維壓力監測陣列的柔性超聲換能陣列及裝置

有效

• 申請號: 202110336877.8
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113092595B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 杜利東;許立銳;陳賢祥;王鵬;方震;王軍波;太惠玲;蔣亞東
• 申請（專利權）人: 中國科學院空天信息創新研究院;電子科技大學
• 主分類號: G01N29/32
• 分類號: G01N29/32;G01S15/89;G01S7/52;G01B21/20;G01L5/167
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 吳夢圓

本公開提供了一種復合柔性三維壓力監測陣列的柔性超聲換能陣列及裝置，其柔性超聲換能陣列自下而上包括：底層匹配層、超聲陣元層和頂層覆蓋層；超聲陣元層包括多個壓電超聲陣元；頂層覆蓋層包括：頂層超聲陣元電氣連接層，頂層超聲陣元電氣連接層與壓電超聲陣元上表面相連；底層匹配層自下而上包括：壓力傳感陣元、壓力傳感陣元電氣引出層和底層超聲陣元電氣連接層；底層超聲陣元電氣連接層上表面與壓電超聲陣元下表面相連；換能器陣列電氣接口分別與頂層超聲陣元電氣連接層、底層超聲陣元電氣連接層和壓力傳感陣元電氣引出層電連接。本公開將柔性三維壓力監測陣列與柔性超聲換能器陣列復合形成一個有機整體，減小整體體積。

技術領域

本公開涉及超聲成像檢測領域，尤其涉及一種復合柔性三維壓力監測陣列的柔性超聲換能陣列及裝置。

背景技術

常規的超聲探頭，無法適應檢測目標表面曲率連續變化不規則情況，如人體表面或者起伏變化的結構表面，漸漸難以滿足檢測需要。

近年來，柔性超聲換能器陣列由于其形狀可隨物體表面變化、無需使用輔助材料等優點，成為檢測不規則目標的首選方法。但是，目前的柔性超聲換能器由于探頭貼附在目標表面后，需要測量獲取探頭的曲率、視場角等參數，方能用于后期進行圖像處理。盡管現有方法借助第三方形狀掃描儀、內置光學或者超聲形變探測裝置等，但也造成了系統復雜且應用場景受限的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種復合柔性三維壓力監測陣列的柔性超聲換能陣列及裝置，以解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種復合柔性三維壓力監測陣列的柔性超聲換能陣列，自下而上包括：底層匹配層、超聲陣元層和頂層覆蓋層；

所述超聲陣元層包括：多個壓電超聲陣元；

所述頂層覆蓋層包括：頂層超聲陣元電氣連接層，所述頂層超聲陣元電氣連接層與所述壓電超聲陣元第一面相連；

所述底層匹配層自下而上包括：壓力傳感陣元、壓力傳感陣元電氣引出層和底層超聲陣元電氣連接層；所述底層超聲陣元電氣連接層第一面與所述壓電超聲陣元第二面相連；所述壓力傳感陣元電氣引出層和所述壓力傳感陣元相連；

換能器陣列電氣接口，分別與所述頂層超聲陣元電氣連接層、所述底層超聲陣元電氣連接層和所述壓力傳感陣元電氣引出層電連接。

在本公開的實施例中，所述壓電超聲陣元為長方體壓電材料、圓柱體壓電材料和正方體壓電材料中的一種或多種。

在本公開的實施例中，多個所述壓電超聲陣元呈行列等間距排列。

在本公開的實施例中，所述換能器陣列電氣接口包括：

超聲信號發送電氣接口，與所述頂層超聲陣元電氣連接層相連；

超聲信號接收電氣接口，與所述底層超聲陣元電氣連接層相連；以及

壓力傳感器信號接口，與所述壓力傳感陣元電氣引出層相連。

在本公開的實施例中，所述壓力傳感陣元的布置點位與所述壓電超聲陣元的中心相對。

在本公開的實施例中，所述壓力傳感陣元的布置點位與所述壓電超聲陣元的邊緣相對，且均勻分布。

在本公開的實施例中，所述復合柔性三維壓力監測陣列的柔性超聲換能陣列為N行×M列陣列，其中，M和N均為大于1的整數。

根據本公開的一個方面，提供了一種應用上述的復合柔性三維壓力監測陣列的柔性超聲換能陣列的裝置，還包括：

微控制器，發出生成超聲波激發指令；