[发明专利]一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置及方法

权利要求书

1.一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置，其特征在于包括内嵌反射颗粒的超声波耦合垫和由若干高频定位超声波换能器构成的附加探头组，所述内嵌反射颗粒的超声波耦合垫包括超声波耦合垫片基和内嵌在超声波耦合垫片基中的反射颗粒，所述高频定位超声波换能器为发射频率高于所述超声波探头的超声波换能器。

2.根据权利要求1所述的一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置，其特征在于所述超声波耦合垫片基采用分层设计，包括两层以上，工作时与超声波探头接触的一层为最外层，与超声波探头所要探测的部位或组织接触一层为最内层，在超声波耦合垫片基相邻层之间一个以上的区域内嵌有反射颗粒，所有内嵌有反射颗粒的区域在超声波耦合垫片基外层平面的投影刚好铺满该外层平面，且所有内嵌有反射颗粒的区域在该外层平面的投影不重叠；在所有所述相邻层之间的所述区域均涂有薄膜材料层，且各个区域的薄膜材料声阻抗特性不同；在超声波耦合垫片基相邻层之间同一区域内不同位置的反射颗粒采用不同声阻抗特性的材料；超声波在反射颗粒和所述最外层之间传播的声速一致。

3.根据权利要求2所述的一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置，其特征在于所述反射颗粒在超声波耦合垫片基相邻层之间采用阵列布置。

4.根据权利要求1所述的一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置，其特征在于所述阵列为点阵、线阵、点线相结合的阵列。

5.根据权利要求1所述的一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置，其特征在于所述最外层材料比最内层材料硬。

6.根据权利要求2所述的一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置，其特征在于超声波耦合垫片基采用两层设计，反射颗粒布置在与超声波耦合垫片基外层表面平行的同一平面内。

7.根据权利要求2所述的一种超声波探头空间位置和三维姿态的检测装置，其特征在于当超声波探头为普通线阵探头或凸阵探头时，所述高频定位超声波换能器的个数为2个以上，当超声波探头为面阵探头时，所述高频定位超声波换能器的个数为3个以上。

8.权利要求1~7任一项所述检测装置的检测方法，其特征在于使超声波耦合垫的最外层与超声波探头接触，最内层与超声波探头所要探测的部位或组织接触；将附加探头组加装在超声波探头上，且高频定位超声波换能器与超声波耦合垫最外层接触，附加探头组向超声波耦合垫发射高频定位超声波，并接收由超声波耦合垫内已知精确空间位置的反射颗粒反射的回波，根据高频定位超声波的往返传播时间计算出附加探头组的空间位置，进而利用附加探头组和超声波探头的固有位置关系，确定超声波探头的空间位置，再结合超声波探头相对超声波耦合垫的倾斜角确定超声波探头的三维姿态。