[发明专利]超声换能器、超声探头、超声探针以及超声水听器

说明书

本发明提供了一种超声换能器，超声探头，超声探针以及超声水听器，其中，超声换能器包括：压电层，所述压电层的长度与宽度的比值与超声换能器的频率成反比。本发明实施例提供的超声换能器，压电层的长度与宽度的比值与超声换能器的频率成反比，即当压电层的长度与宽度的比值越大时，超声换能器的频率越低。具体地，本发明提供的超声换能器产生的频率与压电层的厚度无关，仅与压电层长度与宽度的比值相关，因此，超声换能器在低频时，能够实现厚度方向的小尺寸。

技术领域

本发明涉及超声换能器技术领域，具体涉及一种超声换能器、超声探头、超声探针以及超声水听器。

背景技术

超声探针是通过超声探头产生入射超声波(发射波)和接收发射超声波(回波)的，它是超声成像的重要部件。而超声探头的任务就是将电信号变换为超声波信号或相反地将超声波信号变换为电信号。探头可以发射和接收超声，进行电、声信号转换，能够将由主机送来的电信号转变为高频振荡的超声信号，又能将从组织脏器发射回来的超声信号转变为电信号而显示于主机的显示器上。

超声探头的重要组成部分为超声换能器，其中，超声换能器在外加激励时，超声换能器内的压电层能产生弹性形变，从而产生超声波；相反情况下，当超声声波通过压电层时，又能引起它产生弹性形变，继而引起电压的变化，最后通过信号处理装置对相应电信号变化的处理来完成被探测物的图像探查。

随着现代医学的发展，体内溶栓、骨科体内导航、耳内检测等需要小型化低频的超声换能器，由于物质本身谐振规律的影响(大的物体频率低，小的物体频率高)，低频换能器尺寸很难做小。以厚度振型的超声探头为例，一般压电材料的厚度振型常数为2.02MHz·mm，也就是1mm厚度的压电材料的谐振频率为2MHz，再加上匹配层和背衬的厚度，整体厚度大概在3mm左右，难以满足整体尺寸需要在2mm甚至1mm的插入、介入、植入探测和治疗。

发明内容

本发明要解决的是现有技术中的超声探头在低频时厚度过大，难以满足插入探测和治疗的缺陷。

有鉴于此，根据第一方面，本发明实施例提供一种超声换能器，包括压电层，所述压电层的长度与宽度的比值与超声换能器的频率成反比。

本发明实施例提供的超声换能器，压电层的长度与宽度的比值与超声换能器的频率成反比，即当压电层的长度与宽度的比值越大时，超声换能器的频率越低。具体地，本发明提供的超声换能器产生的频率与压电层的厚度无关，仅与压电层长度与宽度的比值相关，因此，超声换能器在低频时，能够实现厚度方向的小尺寸。

结合第一方面，在第一方面第一实施方式中，所述压电层的厚度不小于0.02mm。

本发明实施例提供的超声换能器，通过设置压电层的厚度，能够使得超声换能器进行开孔、打洞以及进入血管进行超声成像，具有较广的应用范围。

结合第一方面，在第一方面第二实施方式中，所述压电层的振型为轮廓振型。

本发明实施例提供的超声换能器，其中，压电层的长度与宽度比值使得压电层中的压电振子在外界激励作用下，产生沿长度和宽度方向的伸缩振动，极化方向与厚度方向平行，电极面与厚度方向垂直。具体地，压电层中振子的振动方向与厚度方向垂直，所产生的超声波的传播方向与厚度方向平行或垂直，且振子的谐振频率与超声波的频率对应。本发明中压电层的长度与宽度的比值使得压电层在外界激励下，激发出的振型为轮廓振型，对应于压电层的尺寸与压电层的厚度无关，从而就能实现低频时厚度较小。此外，轮廓振型产生的超声波为纵波，该超声波可以在固体、液体和气体中传播。

结合第一方面，在第一方面第三实施方式中，所述超声换能器还包括：沿所述压电层的厚度方向，层叠设置在所述压电层两侧的背衬层和第一匹配层。