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【一次学一点超声基础】


首先我们来看官方教科书上的解释:

某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时,其内部会产生极化现象,同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后,它又会恢复到不带电的状态,这种现象称为正压电效应。当作用力的方向改变时,电荷的极性也随之改变。相反,当在电介质的极化方向上施加电场,这些电介质也会发生变形,电场去掉后,电介质的变形随之消失,这种现象称为逆压电效应。依据电介质压电效应研制的一类传感器称为压电传感器。



压电效应原理,应该是物理学的一个基本原理。如果你觉得以上文字让你头脑发麻,眼睛发昏,好难理解哦~那么请直接看这一句话(浓缩是精华)

    “压电材料可以因机械变形产生电场,也可以因电场作用产生机械变形。”

 

正压电效应

逆压电效应


    超声换能器(超声发生器),又称探头,就是运用了这种特殊材料,常见的有压电陶瓷,而这种材料的运用其实在生活中很常见,平时使用的“电子打火机”煤气灶上的电子点火器,就是压电陶瓷的一种应用。

而超声中的应用工作原理是:


换能器由于不断变形恢复,形成振动,从而产生超声波。

超声波探头的通过压电效应发射、接收超声波。

系统接收这些信息,加以处理形成超声图像。


今天分享的视频可以很直观的理解这个原理。


超声成像原理

   


  

稍微拓宽一丁点知识面。探头材料中,压电陶瓷已经很成熟化,而近几年在市场更为关注的还有单晶体材料(铌镁酸铅)探头,双晶体探头,面阵探头。

晶体探头的压电性能(d33>2000 pC/N)远高于压电陶瓷。基于铅基压电单晶材料的优异性能,Philips、GS、西门子、日立、东芝、Boston Scientific、H.C. Materials等多公司都已经开始压电单晶医学超声探头产品的批量生产,甚至有些厂家开始研究面阵探头的量产化。20世纪90年代,东芝公司就率先开始了PZN-PT单晶相控阵的研究,其研制的3.7MHz单晶相控阵,比PZT陶瓷探头的带宽和灵敏度分别高出25%和5dB。

       

下一次我们了解超声多普勒原理的视频。


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