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维伟幻灯 第二章 超声波仪的构造及分类 第一节 超声诊断仪的基本组成及构造 超声诊断仪的组成 (1)超声换能器 (2)基本电路 (3)显示器 一、超声换能器 定义：是将电能转换成超声能，同时将也可将超 声能转换成电能的一种器件。 (一)换能器的组成 压电振子 匹配层 聚焦件 背衬块 压电振子 ------换能器的核心 目前压电振子常用的材料是人造压电陶瓷 锆钛酸铅----最为常用 优点：电—声转换效率高、性能稳定、 易成形、成本低； 缺点：频率不够高等； 偏铌酸铅：频率及频宽均较锆钛酸铅好。 聚偏氟乙烯薄膜：频带更宽，是理想的压 电材料。 匹配层  是位于压电振子前面的一层或多层 的声学材料。 作用：使高声阻抗的压电振子与低声阻抗 的人体组织间达到阻抗匹配，以提 高声能的最大传输效率。 组成：通常用四分之一波长厚度的阻抗匹 配层来实现。 声透镜 位置：在探头的匹配层与人体组织间； 材料：常用塑料或树脂制成； 作用：声聚焦和换能器的保护层； 原理：透镜材料的声速大于周围介质声 速时声束可折射效应发生会聚。 背衬块 位置：位于压电振子背后； 材料：由钨粉与环氧树组成的强吸声物； 作用：防消除后向干扰；实现窄脉冲， 提高纵向分辨力； 原理：透吸收背向声波，使之能量消耗。 (二)换能器的分类 一、据工作原理 1．脉冲反射式 有A超、M超和B超，B超探头括 线阵、凸阵、相控阵、环阵等。 2．多普勒式 有连续波和脉冲波多普勒探头。 (二)换能器的分类 二、据控制扫查方式 1．电子式 线阵型、相控阵型、凸阵型及 环阵式探头。 2．机械式 摆动式、旋转式探头。 (二)换能器的分类 三、据晶片数 1．单晶片 A超、M超及摆动式机械探头。 2．多晶片 线阵型、凸阵型、相控阵型和 环形阵型等。 摆动式机械扇扫探头 构成：由一块晶片组成； 原理：微型电机驱动晶片， 作来扇形回摆动； 优点：成本低，容易修复； 缺点：噪声大，磨损严重。 旋转式机械扇扫探头 构成：由多块晶片组成； 原理：微型电机驱动晶片， 作360度旋转； 优点：噪声小，磨损较轻； 缺点：成本高，修复较难。 线阵型探头 构成：由6-8个阵元沿一 直线排列组合；每个阵元分割成若干窄条振子。 原理：阵元组依一定顺序工作，用电子开关轮番地接通，形成线性扫描。 评估：近场视野大，易受肋骨、气体影响。 凸阵型探头 构成：阵元的窄条振子被均匀分布在凸形圆弧上； 原理：同线阵，只是其波束是作扇形扫描； 评估：能避开胸骨和肋骨遮挡，无噪音，可替代机械扇扫探头。 相控阵探头 构成：与线阵类似，仅阵元数少些，故结构紧凑。 原理：通过适当调整、控制各单元激励信号的相延(或时延)，以实现声速偏转。 评估：优点与凸阵相似，但旁瓣较明显。 环形相控阵探头 构成：由一系列同心的圆环形晶元体组成。 原理：适当调整、控制圆环形晶元体的激励信号和接收信号的相延(或时延)，使声束聚焦的焦距作连续或步进式移动。 评估：全程横向分辨力高。 二、基本电路 超声诊断仪除连续多普勒用连续波外，大多用脉冲波，后者种类很多，但基本结构大致相同。 (一)主控电路 即同步触发信号发生器，它周期性地产生同步触发脉冲信号，分别触发发射电路与扫描发生器中的时基扫描电路。 重复频率越高，显示器图象越亮。 脉冲重复频率采样下限要求： 如二尖瓣运动波形的最高多普勒频率为100Hz， 则脉冲重复频率应选择高于200Hz； 脉冲重复频率采样上限要求： 如最大探测深度定为20cm，往返为0.4m，声速为1500m／s,则需时为T＝0.4／1500＝260us，对应 重复频率为f＝1/T＝3846Hz，一般最高取3kHz。 (二)发射电路 发射电路受同步信号触发后，产生高压电脉冲去激发换能器，换能器受到激发后，便发射一定频率和宽度的脉冲超声波。 (三)高频信号