超聲波成像ppt課件(2)(編輯修改稿)
2025-06-03 13:54 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 電能量 ←→超聲能量 相互轉(zhuǎn)換 ? 重要性 整臺(tái)超聲儀器性能的關(guān)鍵 ? 材料性能種類 １ . 壓電換能器 —— 超聲診斷儀主要用之 ２ . 磁致伸縮換能器 —— 超聲治療儀用之 超聲診斷儀換能器探頭 超聲診斷儀換能器探頭 第一節(jié) 壓電換能器 一、壓電效應(yīng) 1. 正向壓電效應(yīng) 材料兩端加 壓力 →兩電極產(chǎn)生 電場(chǎng) 壓力 →形變 →晶格電偶極矩變化 →電荷積累 →電場(chǎng) 2. 逆向壓電效應(yīng) 材料兩端加 電壓 →材料產(chǎn)生 形變 電壓 →電場(chǎng) →晶格電偶極受力 →應(yīng)力 →形變 材料正、逆向壓電效應(yīng)可逆 + + + + + + + + + + + + 壓電效應(yīng)示意圖 二、醫(yī)用壓電材料 1. 壓電材料 : 具有壓電效應(yīng)特性的材料。 2. 壓電材料的種類 （ 1）壓電單晶體 石英、酒石酸鉀鈉、磷酸二氫銨、鈮酸鉀、硫酸鋰等 （ 2）壓電多晶體 鈦酸鋇、偏鈮酸鉛、鋯鈦酸鉛、鈮鎂 鋯 鈦酸鉛等 （ 3）壓電高分子聚合物 聚偏二氟乙烯等 （ 4）復(fù)合壓電材料 聚偏二氟乙烯 +鋯鈦酸鉛復(fù)合（ PVDF+PZT）等 超聲診斷中常根據(jù)不同的受檢對(duì)象和部位選擇不同的探頭，如 2 MHz、 MHz、 5 MHz、10 MHz等，探頭的發(fā)射頻率是由什么決定的呢？ ３．探頭的發(fā)射頻率 當(dāng)一交變電壓加至壓電材料上時(shí)，壓電晶片表面產(chǎn)生相應(yīng)的振動(dòng)，并向與之接觸的介質(zhì)中輻射超聲能量。除非特性阻抗相等，一般總有部分超聲能量被壓電晶片前后表面反射，在壓電體內(nèi)傳向?qū)γ?。因?yàn)榍昂蟊砻嬲駝?dòng)反相，當(dāng) L=λ/2 時(shí)，壓電體內(nèi)傳播時(shí)間 t = L/c = (λ/2)/c = (cT/2)/c = T/2 即：到達(dá)對(duì)面時(shí)，與相移 180o的對(duì)面振動(dòng)疊加，達(dá)到同 頻同相疊加，輻射超聲最強(qiáng)，即為諧振情況。對(duì)應(yīng)頻率 f = c/λ= c/2L 稱 基本諧振頻率 ，或 基頻 。 ０ T/2 ０ T T t t T/2 L 收縮 膨脹 收縮 表面位移 c, f 前向 后向 壓電體 超聲 超聲 3T/2 一般地，基頻或更高頻率在壓電體內(nèi)傳播從一個(gè) 表面到達(dá)對(duì)面所用時(shí)間為： t = L／ c = (2n1)T2n1 ／ 2 (n=1,2,…) 即： L= (2n1)λ2n1 ／ 2 或： f2n1 = 1／ T2n1 = (2n1)c／ 2L 時(shí)，都能達(dá)到諧振。 f1— 基頻， f 3， f5， f7… — 高次諧振頻率， f1L＝ c／ 2—— 材料的頻率常數(shù) 結(jié)論 探頭的發(fā)射頻率是由晶體的厚度決定的。 第二節(jié) 換能器的超聲場(chǎng) ? 超聲場(chǎng) 彈性介質(zhì)中充滿超聲能量的空間，或超聲傳播時(shí)超 聲能量在介質(zhì)中的空間分布。 ? 平面圓片換能器活塞振動(dòng)的穩(wěn)態(tài)超聲場(chǎng) 活塞振動(dòng) —— 平面振動(dòng) 穩(wěn)態(tài)超聲場(chǎng) —— 不考慮
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