[发明专利]一种医疗超声换能器阻抗匹配方法在审
| 申请号： | 201810888955.3 | 申请日： | 2018-08-06 |
| 公开（公告）号： | CN109201439A | 公开（公告）日： | 2019-01-15 |
| 发明（设计）人： | 张辉;殷国栋;倪中华 | 申请（专利权）人： | 东南大学 |
| 主分类号： | B06B1/06 | 分类号： | B06B1/06 |
| 代理公司： | 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 | 代理人： | 徐尔东 |
| 地址： | 210096 *** | 国省代码： | 江苏;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 四分之一波长 透射结构 硬质壳层 声阻抗匹配 医疗超声 阻抗匹配 耦合 换能器 压电层 构建 干涉 激发 阻抗匹配结构 超声波透过 生物软组织 声波 生物组织 和声学 软物质 声能量 声学 透射 传导 和声 穿透 | ||
1.一种医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：构建四分之一波长声阻抗匹配结构；
第二步：构建声学干涉增强透射结构；
第三步：将构建成的四分之一波长声阻抗匹配结构和声学干涉增强透射结构进行耦合，对压电层进行激发，激发出的超声波透过传导至硬质壳层包裹的生物软组织中。
2.根据权利要求1所述的医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：
阻抗匹配层、硬质壳层和生物软组织构建形成四分之一波长声阻抗匹配结构；
压电层、阻抗匹配层和硬质壳层构建形成声学干涉增强透射结构。
3.根据权利要求2所述的医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：
硬质壳层的厚度为四分之一波长的奇数倍，通过得出压电层的激发频率f，其中n＝1,2,3……,lh为硬质壳层的厚度，vh为硬质壳层的声速度；
再通过得出压电层的厚度，其中，vp为压电层的声速度，lp为压电层的厚度；
利用Chebyshev公式或者利用Souquet公式或者利用Desilets公式获得阻抗匹配层的声阻抗，其中Zin为阻抗匹配层声阻抗，Zh为硬质壳层声阻抗，Zt为生物软组织声阻抗，由得出的阻抗匹配层声阻抗可以确定阻抗匹配层材料，由此可知阻抗匹配层的声速度；
设计压电层/阻抗匹配层的界面反射声波和阻抗匹配层/硬质壳层的界面反射声波在压电层中干涉相消，即两界面反射声波在压电层某处的相位相差为180度，此时，阻抗匹配层的厚度为二分之一波长的整倍数，通过得出阻抗匹配层的厚度，其中n＝1,2,3……,lin为阻抗匹配层的厚度，vin为阻抗匹配层的声速度。
4.根据权利要求1所述的医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：
压电层、阻抗匹配层和硬质壳层构建形成四分之一波长声阻抗匹配结构；
阻抗匹配层、硬质壳层和生物软组织构建形成声学干涉增强透射结构。
5.根据权利要求4所述的医疗超声换能器阻抗匹配方法，其特征在于：由于硬质壳层的厚度为二分之一波长的整数倍，通过其中n＝1,2,3……,lh为硬质壳层的厚度，vh为硬质壳层的声速度，两者为已知量，f为压电层的激发频率，得出压电层的激发频率；再通过得出压电层的厚度，其中，vp为压电层的声速度，其为已知量，lp为压电层的厚度；
通过公式Chebyshev公式或者Souquet公式或者Desilets公式得出阻抗匹配层声阻抗，其中Zp为压电层的声阻抗，Zh为硬质壳层声阻抗，Zin为阻抗匹配层声阻抗，由得出的阻抗匹配层声阻抗可以确定阻抗匹配层材料，由此可知阻抗匹配层的声速度；
设计阻抗匹配层/硬质壳层的界面反射声波和硬质壳层/生物软组织的界面反射声波在阻抗匹配层中干涉相消，即两界面反射声波在阻抗匹配层某处的相位相差为180度；此时，阻抗匹配层的厚度为四分之一波长的奇数倍，通过得出阻抗匹配层的厚度，其中n＝1,2,3……,lin为阻抗匹配层的厚度，vin为阻抗匹配层的声速度。
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