專利名稱：凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及將電能轉(zhuǎn)換為超聲振動能的超聲換能器，特別是具有單點(diǎn)聚焦， 且焦距可調(diào)，焦區(qū)小、溫升高的凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器。
背景技術(shù)：
超聲換能器是將交變的電信號轉(zhuǎn)換為超聲振動信號或是將聲場的超聲波信號轉(zhuǎn)換為電信號的器件。目前，由于超聲振動和超聲波傳播技術(shù)被廣泛用于工農(nóng)業(yè)、國防、醫(yī)學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域中，使不同結(jié)構(gòu)和用途的超聲換能器及超聲聚焦方法也不斷被研制和產(chǎn)生。其中，聚焦超聲換能器技術(shù)是高強(qiáng)度聚焦超聲關(guān)鍵技術(shù)之一，現(xiàn)在，聚焦超聲換能器主要有聲透鏡聚焦超聲換能器、凹球面自聚焦超聲換能器、平面陣列超聲換能器。它們的原理、構(gòu)成、優(yōu)點(diǎn)及尚存在問題簡介于下如


圖1所示，聲透鏡12聚焦超聲換能器13 由超聲波通過透鏡材料形成聚焦，其中，聲透鏡雖然加工容易，但難以找到耐高溫、阻抗匹配、衰減小等性能兼顧的透鏡材料，因?yàn)樵诟邚?qiáng)度超聲聚焦時(shí)，聲透鏡因本身吸收聲能而產(chǎn)生高溫致使聲透鏡變形，因此，超聲透鏡的聚焦效果不僅與穿透的媒質(zhì)有關(guān)，還與透鏡材料有關(guān)，另外，超聲波穿透媒質(zhì)界面時(shí)反射及聲透鏡衰減還會造成聲能量損失，因此，其電聲效率較低且焦距不可調(diào)節(jié)。如圖2所示，為凹球面自聚焦超聲換能器13，其利用凹球面聚焦換能器直接聚焦， 聚焦效果好，焦區(qū)11能量高，但是，其只能實(shí)現(xiàn)單焦點(diǎn)聚焦，且焦距不可調(diào)節(jié)，應(yīng)用中只能通過調(diào)整其前面設(shè)置的水囊厚度來調(diào)節(jié)其焦點(diǎn)的位置，因此，操作復(fù)雜，且精確度較低。如圖3所示，為平面陣列聚焦超聲換能器，其是將許多個(gè)超聲換能器陣元均勻分布于一個(gè)圓形的平板上，即超聲源是由單元陣列換能器13拼成，聚焦是通過控制陣元激勵(lì)信號的相位，使聲波陣面曲率和中心位置發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)聲束聚焦和掃描，實(shí)現(xiàn)多焦點(diǎn)及任意位置聚焦，因?yàn)槠湫枰獙⒍鄠€(gè)陣元鑲嵌在一個(gè)狹小的區(qū)域中，制作工藝較為復(fù)雜，而且聚焦時(shí)要對每一個(gè)陣元的相位進(jìn)行控制，所以，相控電路復(fù)雜，操作時(shí)調(diào)整時(shí)間較長，另外，其形成的焦點(diǎn)處溫升較低，而穿透的媒質(zhì)界面處溫升較高，故聚焦效果不好。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明為解決現(xiàn)有各種聚焦超聲換能器聚焦存在的焦點(diǎn)處溫升較低，聚焦效果不好，焦距不可調(diào)節(jié)或調(diào)節(jié)操作復(fù)雜，電聲效率低，制作工藝和相控電路復(fù)雜等諸多問題而提出并公開一種凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器，其技術(shù)方案包括有凹球面自聚焦超聲換能器，特征是上述凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器由凹球面自聚焦超聲換能器在軸向分割成8個(gè)相同曲率的圓環(huán)后用絕緣膠粘合形成。上述凹球面自聚焦超聲換能器的開口直徑(1號圓環(huán)外徑)為100mm，曲率半徑為 80mm，各圓環(huán)間距為Imm時(shí)，8個(gè)相同曲率的圓環(huán)的外徑、內(nèi)徑尺寸及外經(jīng)開口角度、內(nèi)經(jīng)開口角度為
權(quán)利要求1.一種凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器，包括有凹球面自聚焦超聲換能器，其特征是上述凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器由凹球面自聚焦超聲換能器在軸向分割成8個(gè)相同曲率的圓環(huán)后用絕緣膠粘合形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器，其特征是上述凹球面自聚焦超聲換能器的開口直徑即1號圓環(huán)外徑為100mm，曲率半徑為80mm，8個(gè)相同曲率的圓環(huán)的外徑、內(nèi)徑尺寸及外經(jīng)開口角度、內(nèi)經(jīng)開口角度為圓環(huán)編號夕卜徑(mm)內(nèi)徑(mm)外經(jīng)開口角度內(nèi)經(jīng)開口角度110095. 2877.36°73.14°293. 6688. 4871. 70°67. 18°386. 8080. 9665. 74°60.82°479. 2272. 5459. 38°53.34°570. 7662. 9250. 52°44.34°661. 0851. 5044. 90°37.58°749. 6236. 7836.14°26.60°834. 828. 7225. 16°6. 26°
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器，其特征是上述8個(gè)相同曲率的圓環(huán)的間距范圍為1-3毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器，其特征是上述8個(gè)相同曲率的圓環(huán)的凹球面面積相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器，其特征是上述8個(gè)相同曲率圓環(huán)的諧振頻率范圍為0. 8-1. 0ΜΗΖ。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器，其特征是其聚焦設(shè)定焦距與聚焦超聲換能器的開口直徑即1號圓環(huán)外徑的比取小于0. 65的值。
專利摘要本實(shí)用新型涉及超聲換能器，特別是具有單點(diǎn)聚焦，焦距可調(diào)，焦域?yàn)橐?guī)則橢球體，焦區(qū)溫升高的一種凹球面八圓環(huán)相控陣高強(qiáng)度聚焦超聲換能器。解決現(xiàn)有聲透鏡聚焦超聲換能器的電聲效率低且焦距不可調(diào)；平面陣列超聲換能器制作及相控電路復(fù)雜；凹球面自聚焦超聲換能器只能實(shí)現(xiàn)單焦點(diǎn)聚焦，且焦距不可調(diào)節(jié)，只能通過調(diào)整其前面設(shè)置水囊的厚度或換能器的位置來調(diào)節(jié)其焦點(diǎn)的位置，操作復(fù)雜、費(fèi)時(shí)，且精確度較低的問題。本新型的超聲換能器是由凹球面自聚焦超聲換能器在軸向分割成8個(gè)相同曲率的圓環(huán)后用絕緣膠粘合構(gòu)成。其用于工農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域中，焦距可調(diào)以擴(kuò)大加熱范圍，焦區(qū)溫升高，聚焦效果好，換能器的結(jié)構(gòu)及相控電路簡單，相位控制容易。
文檔編號A61N7/02GK201969218SQ20102068247
公開日2011年9月14日 申請日期2010年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月27日
發(fā)明者孫武軍, 菅喜岐 申請人:天津醫(yī)科大學(xué)