超聲波換能器是醫(yī)用超聲系統(tǒng)的關(guān)鍵核心部件，將系統(tǒng)的電信號轉(zhuǎn)化為超聲，經(jīng)人體內(nèi)部反射后轉(zhuǎn)換回呼信號，傳輸回系統(tǒng)成像。換能器是整個系統(tǒng)的核心，因為換能器發(fā)送回系統(tǒng)的原始信號的質(zhì)量是系統(tǒng)圖像的原始材料，正如通常所說的“垃圾進，垃圾出”。 可以采用各種信號處理算法對圖像進行優(yōu)化建模，而原始信號的質(zhì)量是提高圖像質(zhì)量的重要的基礎(chǔ)，下面了解下超聲波換能器工作原理簡析。

　　超聲波換能器如何完成這一重要任務(wù)，轉(zhuǎn)換聲電信號呢?目前醫(yī)院臨床使用的換能器聲學(xué)探頭幾乎都采用這種堆疊結(jié)構(gòu)。從磁頭表面的透鏡開始，主要的材料層分別有匹配層、壓電晶片、背襯;它們之間有橡膠層，粘合在一起，壓電晶片前后兩端有金屬涂層，與電纜連接。壓電晶片是一種晶體材料，在靜止平衡時晶格的正負(fù)電荷中心一致，所以沒有電信號的輸出，被外力拉伸或擠壓時，晶格的正負(fù)電荷中心相互偏移，在材料內(nèi)部形成電場，在電場的作用下正負(fù)電荷分別位于壓電晶片的前后兩端動態(tài)拉伸和按壓，也就是反復(fù)進行機械振動時，材料內(nèi)部的電場反復(fù)反轉(zhuǎn)，在壓電晶片的前后端形成交流輸出，該效果稱為壓電效果。

　　匹配層和背襯

　　既然壓電晶片可以實現(xiàn)聲電信號的轉(zhuǎn)換，為什么需要匹配層和背襯等其他材料? 這得談?wù)勈裁礃拥某暡〒Q能器才是理想的超聲換能器。當(dāng)然，美觀、觸感舒適是重要的感覺，什么樣的內(nèi)在性能能為完美的臨床影像做出貢獻(xiàn)。 簡單的說，換能器由短電脈沖激勵，發(fā)出的聲音)響應(yīng)幅度應(yīng)盡可能大，響應(yīng)時間也應(yīng)盡可能短。 因為好的圖像需要較高的靈敏度和分辨率，響應(yīng)的幅度與圖像的靈敏度對應(yīng)，響應(yīng)的時間與圖像縱向(聲波傳播方向)的分辨率對應(yīng)。在此，對匹配層和背襯材料在提高響應(yīng)幅度、縮短響應(yīng)時間方面所起的作用進行說明。

　　超聲波換能器的類型及其應(yīng)用

　　介紹了超聲波換能器內(nèi)部陣列元件的結(jié)構(gòu)和特性，利用壓電效應(yīng)的超聲波換能器陣列元件基本上就是這種結(jié)構(gòu)。但是，由于臨床使用的換能器大小、形狀不同，為什么要設(shè)計不同類型的換能器?當(dāng)然，這是為了滿足醫(yī)生臨床使用的需要;臨床醫(yī)生需要通過超聲波觀察人體內(nèi)部器官和組織，這些被觀察的區(qū)域距離人體表面的深度不同，能夠觀察這些區(qū)域的表面窗口的大小也不同。換能器探頭類型通常分為相控陣列、凸面和線陣。