超聲換能器工作原理簡析

　　超聲換能器工作原理簡析

　　大家知道，超聲換能器是醫(yī)用超聲系統(tǒng)中很重要的核心部件，它把系統(tǒng)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成超聲波，從人體內(nèi)部反射后再轉(zhuǎn)換回電信號(hào)，送回系統(tǒng)形成圖像。換能器之所以是整個(gè)系統(tǒng)的核心關(guān)鍵。超聲波換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件，它的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率(即超聲波)再傳遞出去，而它自身消耗掉很少的一部分功率(小于10%)。

　　超聲波換能器，利用與其諧振頻率相同的壓電陶瓷的壓電效應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)。通常先由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波，經(jīng)超聲波換能器將其轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動(dòng)，再經(jīng)超聲波導(dǎo)出裝置、超聲波接收裝置便可產(chǎn)生超聲波。所以，作為一種能量轉(zhuǎn)換器件，超聲波換能器的功能是將輸入的電功率轉(zhuǎn)換成機(jī)械功率(即超聲波)再傳遞出去，而其自身則消耗很少的一部分功率。

　　超聲波換能器的結(jié)構(gòu)主要有外殼、聲窗(匹配層)、壓電陶瓷圓盤換能器、背襯、引出電纜等幾大部分組成。其中，壓電陶瓷圓盤換能器具有大多數(shù)換能器相同的作用，主要用于發(fā)射并接收超聲波;超聲波在壓電陶瓷圓盤換能器的上面，主要由引出電纜、換能器、金屬圓環(huán)和橡膠墊圈組成，接收壓電陶瓷圓盤換能器頻帶外產(chǎn)生的多普勒回?fù)苄盘?hào)。

　　超聲換能器設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要高保真地轉(zhuǎn)換和傳輸信號(hào);除了上面描述的換能器各個(gè)部分的性能和作用外，整個(gè)換能器的電磁屏蔽、散熱功能、陣元一致性、陣元響應(yīng)的指向性以及陣元之間的串?dāng)_，都是換能器設(shè)計(jì)和工藝制作所關(guān)注的內(nèi)容。

　　超聲波換能器具有十分廣泛的應(yīng)用，按應(yīng)用的行業(yè)劃分，可分為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療及軍事等;按實(shí)現(xiàn)的功能劃分，可分為超聲波加工、超聲波清洗、超聲波探測、檢測、監(jiān)測、遙測、遙控等;按工作環(huán)境劃分，可分為液體、氣體、生物體等;按性質(zhì)劃分，可分為功率超聲波、檢測超聲波、超聲波成像等。