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の 超音波トランスデューサは 、表面音響エネルギーと電気エネルギーを変換できる音圧電気変換装置です。1917年にフランスの科学者ポール・ランジュバンが逆圧電効果を発見して以来、圧電材料として水晶を使用しています。2枚の鋼板を挟み込むことで初めて実用的なサンドイッチ型水晶超音波トランスデューサの開発に成功しました。トランスデューサは、その数に応じて多振動素子ラインアレイ、正方マトリクス、コンベックスアレイに開発されてきました。音のビーム特性も当初の非集束型から一次元、二次元の電子集束型、音響集束型へと進化し、その形状も様々な幾何学的トランスデューサーへと発展してきましたが、基本的なユニット構造は大きく変わっていません。図は基本的な構造を示しています 圧電管センサー、超音波トランスデューサーの基本部分が構成されていることがわかります。
(2) 音響整合層とバッキング
整合は、電気整合ネットワーク、音響整合層、インピーダンス整合に分けられます。その目的は、トランスデューサの出力パワーを高めることであり、内部と外部の等価インピーダンスが可能な限り近いか等しい必要があります。伝播過程における不整合によるエネルギー損失を低減します。送信中 入力インピーダンスによる圧電ディスク要素。 受信トランスデューサほど高くはありませんが、できるだけ多くの超音波エネルギーを組織に送信するには、電気が必要です。インピーダンスネットワークマッチング。
電気整合ネットワークでは、トランスデューサのインピーダンスが気体、電源の電気インピーダンスが気体であると仮定します。一次変圧器の比は、変圧器の一次側と二次側の比に従って表すことができ、 P5A 材料の圧電センサー。等価静電容量 CO は、同調回路に対応する静電容量を見つけることによって得られます。これは、トランスデューサーの中央にある整合回路の共振周波数として表すことができます。心臓の周波数は既知であることが知られています。 RLC 同調回路では、適切な整合インダクタンスを計算によって決定できます。
音響インピーダンス整合層は、トランスデューサの材料または保護層としても知られており、音響エネルギーの反射損失を低減し、音波の伝達効率を向上させるように設計されています。音響インピーダンスには大きな違いがあります。 圧電リング結晶 材料と負荷材料は、圧電ウェーハと負荷 (組織、水、または音響レンズ) の間の音波の伝達を改善するために使用されます。音響整合層の導入は、適切な厚さの上層であり、音響インピーダンスと音響減衰特性、トランスデューサの感度と帯域幅の改善に非常に役立ちます。これは、一般的な音響整合層とバッキング材料の音響特性です。
(3) その他の構造：電線、筐体
ワイヤは、圧電材料を集めて電荷を生成し、電気信号を伝えるキャリアです。電気インピーダンスは、多くの場合、電気的に整合されています。 圧電ディスクジェネレーター 材料。したがって、材料の導電性には特定の電気的特性が必要です。外側のケーシングはトランスデューサの構造部材として機能し、一般に最終的なトランスデューサのサイズを決定します。したがって、ハウジングはさまざまな用途要件に従って選択されることがよくあります。一部の特殊な用途では、用途の要件に従って機械構造を設計する必要があることがよくあります。また、外装は内部部品を保護する役割も果たしており、形状構造のデザインだけでなく、素材の特性もデザインの役割となります。
