[实用新型]一种二维阵列超声探头

说明书

技术领域

本实用新型涉及压电超声探头，特别涉及一种二维阵列超声探头。

背景技术

超声探头是超声设备中的关键部件，可以用于工业无损检测，医用超声成像，超声治疗等。超声探头的结构目前以单阵元与线阵列为主，由于电子技术的发展，探头结构正朝二维阵列的方向发展。

自超声探头诞生以来，最早期是单阵元超声探头，可以通过机械扫描来获取超声图像。随着制造工艺的发展，通过电子扫描线阵列结构的探头各阵元，可实现二维B图像的获取。随着技术的发展，超声C成像及三维空间成像技术是当今超声检测重要的手段之一，与传统的单阵元和一维阵列超声探头相比，二维阵列探头是解决超声三维成像的有效手段，它不需要移动及旋转探头即可自由的实现三维成像，而且数据采集过程迅速、稳定。

现有的三维成像系统均采用主机、探头分开的分式，探头与主机间以多芯同轴电缆线相连接。二维阵列超声探头的阵元数目庞大，并且每个阵元需要独立接线，每个阵元需要一路处理电路，再加上显示器、电源，因而整套系统都结构较大，不易搬运，在许多场合使用受限，如野外作业、工厂流动作业、门诊科室简易问诊等等。超声设备根据检测应用发展的需求，目前已走向小型化，专用化的掌上式便于携带的超声仪器，目前还没有一种真正微型化、便携式的 适用于三维成像的二维阵列超声探头。

国家知识产权局公开了一篇公开号为CN105436065A的专利文件，该专利揭露了一种行列寻址的超声面阵换能器的制备方法，此方案解决了接线数目多的问题，但其未在探头端进行信号处理，并且上下两面电极同时通电，阵元间的信号切换及信号传输将存在新的问题。

1、在现有的方案中，虽然减少了引线的数目，但由于需要对上下电极同时进行通电、切换，因而无法实现时间的精确控制。

2、在现有的方案中，高频模拟信号在长距离的导线中传输，会出现较大的衰减与畸变。

3、在现有的方案中，M×N(M、N可以取任意值)的二维超声探头阵列，就需要M×N条引线，随着阵元数的增加和阵元尺寸的减小，引线焊接工艺难度急剧增大，且体积较大使用起来也极不方便。

综上，在已有的二维阵列超声探头及期制备方法中，若干技术难点制约了探头的性能，从而也制约了二维阵列超声探头在掌上便携式超声成像仪器上的应用。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种带信号切换处理电路的二维阵列超声探头。

本实用新型中的一种二维阵列超声探头，包括匹配层、第一柔性线路板、压电陶瓷复合材料晶片、第二柔性线路板、背衬、第三柔性线路板、超声主板和USB线，所述匹配层连接第一柔性线路板，所述第一柔性线路板连接压电陶瓷复合材料晶片，所述压电陶瓷复合材料晶片连接第二柔性线路板，所述第二 柔性线路板连接背衬，所述背衬连接第三柔性线路板，所述第三柔性线路板与超声主板连接，所述超声主板与USB线连接，所述超声主板包括发射切换电路、接收切换电路、超声发射电路模块、超声接收电路模块、FPGA模块、TGC电路、时钟分配电路和USB模块。

上述方案中，所述压电陶瓷复合材料晶片与发射切换电路连接，所述发射切换电路与超声发射电路模块连接，所述发射切换电路与FPGA模块连接，所述超声发射电路模块与FPGA模块连接，所述压电陶瓷复合材料晶片与接收切换电路连接，所述接收切换电路与超声接收电路模块连接，所述超声接收电路模块与FPGA模块连接，所述超声接收电路模块与TGC电路连接，所述接收切换电路与FPGA模块连接，所述TGC电路与FPGA模块连接，所述FPGA模块与时钟分配电路连接，所述FPGA模块与USB模块连接，所述USB模块与USB线连接。

上述方案中，所述发射切换电路为1切M电路，所述M≥8。

上述方案中，所述接收切换电路为1切N电路，所述N≥8。

上述方案中，所述匹配层由环氧树脂固化而成。

上述方案中，所述背衬由环氧树脂混合金属氧化物粉末固化而成。

上述方案中，所述第一柔性线路板、第二柔性线路板、第三柔性线路板均由电极层、绝缘层、公共电极层组成。

上述方案中，所述压电陶瓷复合材料晶片由压电陶瓷和聚合物组成，所述压电陶瓷复合材料晶片的连通方式为1-3型。

上述方案中，所述压电陶瓷为锆钛酸铅、钛酸铅、铌镁酸铅－钛酸铅或铌铟酸铅－铌镁酸铅－钛酸铅中的一种。