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第二章 医用超声换能器
第二章 医用超声换能器
• 功能：
电能量←→超声能量 相互转换
• 重要性：
整台超声仪器性能的关键
• 材料性能种类：
１．压电换能器——超声诊断仪主要用之
２．磁致伸缩换能器——超声治疗仪用之
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第一节 压电换能器的基本特性
第一节 压电换能器的基本特性
一．压电效应
1. 正向压电效应：
+ + + + + +
材料两端加压力→两电极产生电场
- - - - - -
物理本质：
压力→形变→晶格电偶极矩变化→电荷积累→电场
2. 逆向压电效应
+ + + + + +
材料两端加电压→材料产生形变
物理本质： - - - - - -
电压→电场→晶格电偶极受力→应力→形变
材料正、逆向压电效应可逆
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压电效应示意图
2011年3月30 日星期三 3
二 .医用压电材料
二 .医用压电材料
1. 压电材料：具有压电效应特性的材料。
2. 压电材料的种类：
1) 压电单晶体：
石英，酒石酸钾钠，磷酸二氢铵，铌酸钾，硫酸锂等
2) 压电多晶体：
钛酸钡，偏铌酸铅，锆钛酸铅，铌镁-锆-钛酸铅等
3) 压电高分子聚合物：
聚偏二氟乙烯等
4) 复合压电材料：
聚偏二氟乙烯+锆钛酸铅复合(PVDF+PZT)等
2011年3月30 日星期三 4
2011年3月30 日星期三 5
3. 压电特性的获得：
单晶体：某些方向本身固有压电效应——选定切割
多晶体：材料加热到居里点温度（压电效应消失，各种
材料不同），然后在强电场中冷却——极化。
o o o
居里点：石英=550 c，锆钛酸铅=330 c，钛酸钡=120 c
4. 各类压电材料的优缺点：
1) 压电陶瓷：
电－声转换效率高；易于电路匹配；性能稳定；
价廉，易加工。但频率受限；脆；物性受温度影响。
2) 石英晶体：
电容小，频率高；机械性能好。但昂贵；加工不便。
3) 高分子压电聚合材料：
接收灵敏，效率高，易匹配，机械性能好。
2011年3月30 日星期三
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