超聲波探頭的工作原理是什么？

發(fā)布日期：2023-08-08 作者：新威電子點擊：

超聲波探頭是一種常用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)及科學(xué)研究等領(lǐng)域的儀器，其工作原理是利用超聲波在不同介質(zhì)中傳播的特性來實現(xiàn)波束的發(fā)射和接收。下面將詳細介紹超聲波探頭的工作原理。

超聲波是指頻率高于人類聽力范圍（20kHz）的聲波。在超聲波探頭中，聲波由一個晶體發(fā)射器產(chǎn)生，并通過聲學(xué)透鏡和衰減體等組件進行聚焦和調(diào)制，然后通過介質(zhì)中的傳播達到目標(biāo)物體，然后通過同一個探頭接收回來的反射信號。

首先，超聲波探頭中的發(fā)射器使用壓電晶體或熱電晶體等材料制成，工作時通過外加電壓產(chǎn)生機械振動。這種振動會導(dǎo)致晶體發(fā)生應(yīng)力變化，將電能轉(zhuǎn)化為聲能，并形成一系列頻率高、振幅小的聲波。

其次，超聲波在傳播過程中所遇到的障礙物會引起波的反射、散射和衍射現(xiàn)象。當(dāng)超聲波遇到目標(biāo)物體邊界表面時，部分能量會被反射回來。超聲波探頭中的接收器會將反射回來的聲波轉(zhuǎn)化為電能，并將其傳輸?shù)诫娐分羞M行信號處理。

超聲波探頭中常用的接收器是由發(fā)射器材料相似的壓電晶體制成。當(dāng)收到超聲波的干擾波時，晶體會受到機械應(yīng)力的作用，產(chǎn)生應(yīng)變，從而改變晶體的電壓。接收器通過電壓的變化來測量反射信號的振幅和頻率，然后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。

除了發(fā)射器和接收器，超聲波探頭中還包含了聲學(xué)透鏡和衰減體等組件，以進一步調(diào)節(jié)波束的形狀和能量分布。聲學(xué)透鏡的作用類似于光學(xué)透鏡，可以聚焦超聲波，提高信號的強度和清晰度。衰減體則用于減弱超聲波的能量，以避免由于過強的信號引起的畫面產(chǎn)生偽影和干擾等問題。