《超声仪器》PPT课件

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1、第二章超声波仪的构造及分类7/17/20211第一节超声诊断仪的基本组成及构造7/17/20212超声诊断仪的组成(1)超声换能器(2)基本电路(3)显示器7/17/20213一、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。目前应用的主要是压电换能器，其种类繁多，除了连续波多普勒设备中使用收发分离的换能器结构外，其余都是采用脉冲工作方式，所以都是使用收发共用的换能器结构。7/17/20214(一)换能器的组成压电振子匹配层聚焦件背衬块7/17/20215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---

2、-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。7/17/20216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。7/17/20217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。7/17/20218背衬块位置

3、：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。7/17/20219(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。7/17/202110(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。7/17/202111(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

4、型等。7/17/202112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。7/17/202113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。7/17/202114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。7/17/202115凸阵型探头构成：阵元的窄条振子被均匀分布在凸形

5、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。7/17/202116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。7/17/202117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。7/17/202118二、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

6、者种类很多，但基本结构大致相同。7/17/202119(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。其下限应不小于探测目标运动波形最高频率的２倍，而其上限则取决于声波对人体的最大探查深度所需的时间。超声脉冲重复频率决定于触发脉冲的重复频率，其选择必须满足如下要求：7/17/202120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150

7、0m／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。7/17/202121(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。超声波的穿透力和纵向分辨力很大程度上决定于发射电路的特性，一般要求发射电路发射既有一定幅度，持续时间又要短的脉冲波。发射频率决定于晶片的特性和厚度，频宽还决定于探头的结构及发射电路的阻尼。7/17/202122(三)高频信号放大电路换能器发出脉冲波后，即接收其来自人体内的超声回波并将它转换为高频电信号