[发明专利]超声换能器、超声阵列探头和超声成像系统

说明书

技术领域

本发明涉及超声技术领域，具体涉及一种超声换能器、超声阵列探头和超声成像系统。

背景技术

超声换能器是通过压电效应和逆压电效应将电信号转换为超声信号、并将超声回波转化为电信号的器件，是超声成像系统的核心器件。如临床B超检测所使用的探头其就是由超声换能器阵列组成。

随着临床技术的发展，尤其是介入超声技术的日益普及，对超声成像的分辨率要求越来越高。而超声图像的分辨率主要由超声换能器的中心频率决定，频率越高，则波长越短，分辨率越高。而传统工艺要求高频率的超声换能器必须使用很薄的压电陶瓷片作为其工作层，一般厚度为工作频率波长的二分之一，例如50MHz的压电换能器，其压电工作层的厚度一般为35～40微米，这对换能器的加工研制工艺提出了很大的挑战。同时，随着新型多频超声成像技术的涌现，如谐波成像、双频成像技术等，对换能器的中心频率工作范围有了更多的要求。目前主要的多频超声换能器技术主要包括多层分布和逆置分布等，具体如下：

逆置分布换能器主要是利用压电陶瓷如铌酸锂或钽酸锂晶体在烧结时的热处理工艺，使得同一陶瓷片上下层极化方向不同，从而在激发时产生谐波振动，进而形成宽带的超声换能器。若上下层厚度相同，则其谐振频率为其基准频率的2倍。但该方法需要对陶瓷材料本身进行改性，对加工技术条件和装置要求很高，不易推广普及。

而多层换能器则是利用粘接叠加多片相同或不同的陶瓷片，通过控制激发和接收的片数，来实现多频率的探测或者谐波成像。但不同层陶瓷片其极化方向都是相同的。如相同厚度的两片陶瓷片按照多层换能器叠加起来，其谐振频率为基准频率(单片陶瓷片中心频率)的2倍。但该方法需要对每层陶瓷片进行连线和分别控制，制作及控制工艺较复杂。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有的利用低频压电材料获取高频超声信号或者多频超声信号的技术要么对压电材料的加工要求高、要么制作工艺和控制方法复杂。

为此，本发明实施例提供了如下技术方案：

本发明实施例提供了一种超声换能器，包括：压电片组，所述压电片组包括至少两个沿厚度方向叠加的压电片且相邻两个所述压电片的极化方向相反。

可选地，还包括电极，所述电极分别连接在所述压电片组两侧的压电片的外表面。

可选地，还包括至少一层背衬层和/或至少一层匹配层，以及电极，所述背衬层设于所述压电片组的一侧、所述匹配层设于所述压电片组的另一侧，其中一个所述电极与最外层的导电背衬层连接，另一个所述电极与最外层的导电匹配层连接。

可选地，相邻两个所述压电片之间可通过胶水或环氧树脂或银胶或双面胶粘接。

可选地，所述压电片为长方条薄片或正方形薄片或圆形薄片或环状薄片或棱形薄片或碗状凹球面薄片或凸球面薄片或弧状薄片。

可选地，所述压电片组包括一个设于一侧最外层的第一压电片、至少两个分别与所述第一压电片一侧连接的第二压电片。

可选地，所述第一压电片接地，设于最外层的所述第二压电片分别接电极。

可选地，所述压电片组内各压电片的厚度相同或者不同。

可选地，所述压电片采用压电陶瓷、压电单晶、压电薄膜及复合压电陶瓷中的一种或多种。

本发明实施例还提供了一种超声阵列探头，其特征在于，包括：多个所述的超声换能器排列组成的多阵元阵列。

可选地，所述多阵元阵列以线阵、凸阵、碗面凹阵或者矩阵分布。

可选地，所述超声换能器共用一个底部或者顶部的压电片，对应的顶部或底部压电片分开设置，其中，共用的压电片可作为共地端，各分开设置的个压电片分别连接电极。

本发明实施例还提供了一种超声成像系统，其特征在于，包括：所述的超声换能器、超声发射电路、超声回波接收电路和用于对超声回波进行处理并转换为图像的处理电路，以及用于切换导通超声发射电路和超声回波接收电路的收发转换开关。

本发明技术方案，具有如下优点：