CN113812973A - 一种基于热敏背衬的微型超声换能器 - Google Patents
一种基于热敏背衬的微型超声换能器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113812973A CN113812973A CN202111038832.9A CN202111038832A CN113812973A CN 113812973 A CN113812973 A CN 113812973A CN 202111038832 A CN202111038832 A CN 202111038832A CN 113812973 A CN113812973 A CN 113812973A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- active element
- ultrasonic transducer
- thermosensitive
- backing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 8
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 20
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 claims description 11
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 9
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 8
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 8
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 7
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 claims description 4
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 claims description 4
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920006335 epoxy glue Polymers 0.000 claims description 3
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 3
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- 238000004513 sizing Methods 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 4
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N bisphenol A Chemical compound C=1C=C(O)C=CC=1C(C)(C)C1=CC=C(O)C=C1 IISBACLAFKSPIT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N dimethyl carbonate Chemical compound COC(=O)OC IEJIGPNLZYLLBP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N Diethyl carbonate Chemical compound CCOC(=O)OCC OIFBSDVPJOWBCH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UJGOCJFDDHOGRX-UHFFFAOYSA-M [Fe]O Chemical compound [Fe]O UJGOCJFDDHOGRX-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002592 echocardiography Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 1
- 125000004494 ethyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Natural products OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 description 1
- -1 glycol ester Chemical class 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002608 intravascular ultrasound Methods 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 150000004702 methyl esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 description 1
- DCKVNWZUADLDEH-UHFFFAOYSA-N sec-butyl acetate Chemical compound CCC(C)OC(C)=O DCKVNWZUADLDEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
- A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
- A61B8/4494—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer characterised by the arrangement of the transducer elements
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
- A61B8/54—Control of the diagnostic device
- A61B8/546—Control of the diagnostic device involving monitoring or regulation of device temperature
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Surgery (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gynecology & Obstetrics (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
一种基于热敏背衬的微型超声换能器,包括依次设于热敏背衬层上的有源元件层、匹配层和透声层;有源元件层用于发射和接收超声信号;热敏背衬层用于作为热敏电阻吸收有源元件层背面的超声信号;透声层用于聚焦超声信号;匹配层用于有源元件层和透声层之间的声阻抗匹配。其以热敏背衬取代额外的热敏电阻,并具有较高的声衰减能力,满足换能器的吸声要求;在正常使用温度范围内其电阻率随温度近似线性变化,满足作为热敏材料使用需求,通过测量背衬层的电阻率即可推算出换能器的温度,推算结果精度高,且减小了换能器头部占用空间,更利于微型化设计。其制备工艺简单,声阻抗、声衰减以及热敏系数可控,成本低,具有很强的实用性和广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声换能器,具体涉及一种基于热敏背衬的微型超声换能器。
背景技术
物超声换能器发出的超声波进入人体组织后,在人体不同声特性阻抗的分界处形成反射回声,从而可以对人体内部组织器官成像,这就是医学超声换能器应用的原理。
超声换能器过长时间工作或者置于阻抗失配的环境中,会导致温度升高。温升会导致超声换能器参数变化,逐渐偏移最佳匹配状态,更严重的是温升会导致压电陶瓷晶片性能的劣化。同时,温升过高会对人体组织造成伤害。
常规换能器温度监测方法是在换能器周围放置若干个温度传感器。而对于微型化的超声换能器(如IVUS、ICE超声换能器),每增加一个元器件意味着整体体积的增加,不利于换能器的微型化设计。
发明内容
为解决现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种基于热敏背衬的微型超声换能器。
为了实现上述目标,本发明采用如下的技术方案:
一种基于热敏背衬的微型超声换能器,包括依次设于热敏背衬层上的有源元件层、匹配层和透声层;
所述有源元件层,用于发射和接收超声信号;
所述热敏背衬层,用于作为热敏电阻吸收有源元件层背面的超声信号;
所述透声层,用于聚焦超声信号;
所述匹配层,用于有源元件层和透声层之间的声阻抗匹配。
上述热敏背衬层,按质量份,组分包括环氧树脂30-50份、固化剂10-20份、导电粉料10-30份、添加剂20-30份、空心微球5-15份。
进一步的,上述导电粉料包括石墨粉、银粉、TiNC、AgCu、纳米V2O5、碳纤维中的至少一种。
进一步的,上述热敏背衬层的制备,包括以下步骤:
A1、按质量份,混合环氧树脂、导电粉料和添加剂,搅拌;
A2、加入空心微球、固化剂,混合均匀后抽真空,制得胶料;
A3、将胶料注塑成型,固化,去除应力后,制得热敏背衬层。
更进一步的,上述步骤A1中的搅拌时间为10-20min,搅拌温度为60-80℃;
步骤A2中的抽真空为在真空室中抽真空10-20min;
步骤A3中的固化为在室温下固化10-15h后,在70-120℃下固化1-5h;去除应力为室温下静置24h以上。
上述热敏背衬层的厚度为0.2-1mm,长为5-10mm,宽为1-3mm。
上述匹配层由环氧树脂和氧化铝粉的混合制得。
上述匹配层为n(n≧1)层,各匹配层的厚度为层内超声波长的1/4。
上述的超声换能器,制作包括以下步骤:
B1、制备热敏背衬层、匹配层;
B2、将匹配层粘于有源元件层的顶面;
B3、于有源元件层的底面粘结热敏背衬层;
B4、从匹配层切割有源元件层呈m个阵元后,用环氧胶填缝;
B5、将透声层粘结在填缝后的匹配层顶面;
B6、将电极粘于热敏背衬层的两侧后,制得超声换能器。
上述有源元件层和热敏背衬层之间还粘有匹配层。
本发明的有益之处在于:
本发明的一种基于热敏背衬的微型超声换能器,以热敏背衬取代了额外的热敏电阻,热敏背衬具有较高的声衰减能力,满足换能器的吸声要求;在正常使用温度范围内其电阻率随温度近似线性变化,满足作为热敏材料使用需求,通过测量背衬层的电阻率即可推算出换能器的温度,推算结果精度高,简便便捷。且,以热敏背衬取代额外的热敏电阻,还减小了换能器头部占用空间,更利于产品的微型化设计。
本发明的一种基于热敏背衬的微型超声换能器,其制备工艺简单,声阻抗、声衰减以及热敏系数可控,制备成本低,可用于连续生产,具有很强的实用性和广泛的适用性。
附图说明
图1为基于热敏背衬的微型超声换能器的结构示意图。
图2为热敏背衬层的电阻率-温度变化曲线图。
附图中标记的含义如下:1、透声层,2、匹配层,3、有源元件层,4、热敏背衬层。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。
一种基于热敏背衬的微型超声换能器,由依次粘设于热敏背衬层上的有源元件层、匹配层、透声层,和粘设于热敏背衬层两侧的电极组成。
有源元件层,即压电材料/压电层,常见的有:压电陶瓷、压电复合材料、压电单晶或者压电薄膜材料,用于发射和接收超声信号。有源元件层还可以为压电复合材料,如1-3型、2-2型压电复合材料。
匹配层,用于有源元件层和透声层之间的声阻抗匹配,拓宽频带、提高灵敏度,提高换能器的声发射效率。匹配层为n(n≧1)层,匹配层的材料为环氧树脂和氧化铝粉的混合体,根据使用需求匹配层也可选择派瑞林涂层或者是由环氧与其他声阻抗调节粉料组成。匹配层的厚度为层内超声波长的1/4。
透声层,起到聚焦超声信号和保护换能器的作用。
热敏背衬层,不仅起到吸收超声波的作用,还作为温度传感器使用,大大减小了换能器的体积。其厚度优选为0.2-1mm,长度为5-10mm,宽度为1-3mm;其中,长*宽这一面粘接有源元件层,宽*厚两面粘接电极。
按质量份,热敏背衬层由30-50份环氧树脂、10-20份固化剂、10-30份导电粉料、20-30份添加剂和5-15份空心微球组成。
添加剂用于调节声阻抗和散射特性,粒径优选为10-150um,成分优选为钨粉、铁粉、铜粉、铝粉、羟基铁粉、二氧化铈粉、氧化钇粉、氧化铝粉中的至少一种。
其中,导电粉料优选为石墨粉、银粉、TiNC、AgCu、纳米V2O5、碳纤维中的至少一种。粉体粒径为5-80um;碳纤维直径为2-8um,长度为20-200um。
空心微球用于增大衰减,调节声学性能;材质优选为:内层材质为氧化铈、氧化钇、氧化镧、氧化镨、硼化锆中的一种;外层材质为氧化铈、氧化钇、氧化镧、氧化镨、硼化锆、氧化铝、二氧化硅、氧化镁、氧化铝、氧化钛、氧化钡、氧化锌、氧化锰中的一种。
固化剂可选碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、甲酯、乙酯、丁酯、乙二醇酯和甘油酯中的一种或其他。
制备热敏背衬层的步骤为:
A1、按质量份,混合环氧树脂、导电粉料和添加剂,在60-80℃下搅拌10-20min;
A2、再加入空心微球、固化剂,室温下混合均匀,放入真空室中抽真空10-20min,制得胶料;
A3、将胶料注塑成型,在室温条件下固化10-15h,再70-120℃下固化1-5h,最后室温放置24h以上以去除应力,制得热敏背衬层。
步骤A2中的抽真空为在真空室中抽真空10-20min;
步骤A3中的固化为在室温下固化10-15h后,在70-120℃下固化1-5h;去除应力为室温下静置24h以上。
超声换能器的制作,步骤为:
B1、制备热敏背衬层、匹配层;
B2、将匹配层粘于有源元件层的顶面;
B3、于有源元件层的底面粘结热敏背衬层;
B4、从匹配层的顶面切割有源元件层,切穿至下层的背衬层,使得有源元件层呈m个阵元后,用环氧胶填缝;m=1、32、64、96、128、256;
即,当m=1时,换能器有单阵元;当=32、64、96、128、256时,换能器有多阵元;
B5、将透声层粘结在填缝后的匹配层顶面;
B6、将电极粘于热敏背衬层的两侧后,制得超声换能器。
基于上述方法,制备以下的超声换能器,并测试。
实施例1:制备热敏背衬层
环氧树脂选用40份的双酚A型的环氧树脂;
空心微球10份,选用的内层材质为氧化铈,外层材质为氧化钛;
固化剂选用10份的碳酸二甲酯;
导电粉料选用20份的石墨粉;
添加剂选用20份的钨粉;
制备长*宽*厚=10mm*2mm*0.5mm的长方体片状的热敏背衬层。
长*宽这一面粘接到有源元件层,宽*厚两面做电极,用作热敏背衬层电阻测试电极。
实施例2:制备超声换能器
按30-50质量份的环氧树脂、40-60质量份的氧化铝粉及10-20质量份的固化剂配比,混合制备成匹配层。
有源元件层选用1-3型压电复合材料,厚度为0.2-1mm;阻抗值为18.6Mrayl。
透声层的厚度为0.2-2mm;
以实施例1制备的热敏背衬层,结合n=2的匹配层,从有源元件层依次往上的各匹配层的厚度以阻抗值表示分别为6.8-10.4Mrayl、2.5-3.5Mrayl,切割的阵元数量m=64,按上述方法制备超声换能器后,从背衬层两侧的导电电极处引出信号线。
声效检测:
声速、衰减测试方法参见GB/T 18022-2000声学1-10MHz频率范围内橡胶和塑料纵波声速与衰减系数的测量方法。
声阻抗测试即为:材料密度*声速。
上述的超声换能器中的热敏背衬层的测试结果如下:声阻抗:3.8MRayl,声衰减119.63dB/cm@5MHz。
电阻率-温度检测:
测试结果如图2所示,在90℃以内近似线性关系,斜率为0.003(Ω·cm/℃)。
结果表明,热敏背衬具有较高的声衰减能力,满足换能器的吸声要求。在正常使用温度范围内其电阻率随温度近似线性变化,满足作为热敏材料使用需求。
基于电阻率-温度变化曲线;使用时,背衬层的电阻率会随温度线性变化,通过测量背衬层的电阻率即可推算出换能器的温度。
对于阵列式换能器,可在有源元件层和热敏背衬层之间添加绝缘的匹配层,其声阻抗介于有源元件层和热敏背衬层之间。在有源元件层的电极和热敏背衬层之间起到电绝缘作用。同时,还起到两者之声阻抗匹配作用,使得超声信号尽可能的进入背衬层。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解,上述实施例不以任何形式限制本发明,凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案,均落在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于热敏背衬的微型超声换能器,其特征在于,包括依次设于热敏背衬层上的有源元件层、匹配层和透声层;
所述有源元件层,用于发射和接收超声信号;
所述热敏背衬层,用于作为热敏电阻吸收有源元件层背面的超声信号;
所述透声层,用于聚焦超声信号;
所述匹配层,用于有源元件层和透声层之间的声阻抗匹配。
2.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述热敏背衬层,按质量份,组分包括环氧树脂30-50份、固化剂10-20份、导电粉料10-30份、添加剂20-30份、空心微球5-15份。
3.根据权利要求2所述的超声换能器,其特征在于,所述导电粉料包括石墨粉、银粉、TiNC、AgCu、纳米V2O5、碳纤维中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的超声换能器,其特征在于,所述热敏背衬层的制备,包括以下步骤:
A1、按质量份,混合环氧树脂、导电粉料和添加剂,搅拌;
A2、加入空心微球、固化剂,混合均匀后抽真空,制得胶料;
A3、将胶料注塑成型,固化,去除应力后,制得热敏背衬层。
5.根据权利要求4所述的超声换能器,其特征在于,所述步骤A1中的搅拌时间为10-20min,搅拌温度为60-80℃;
步骤A2中的抽真空为在真空室中抽真空10-20min;
步骤A3中的固化为在室温下固化10-15h后,在70-120℃下固化1-5h;去除应力为室温下静置24h以上。
6.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述热敏背衬层的厚度为0.2-1mm,长为5-10mm,宽为1-3mm。
7.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述匹配层由环氧树脂和氧化铝粉的混合制得。
8.根据权利要求1所述的超声换能器,其特征在于,所述匹配层为n(n≧1)层,各匹配层的厚度为层内超声波长的1/4。
9.根据权利要求1-8任一所述的超声换能器,其特征在于,制作包括以下步骤:
B1、制备热敏背衬层、匹配层;
B2、将匹配层粘于有源元件层的顶面;
B3、于有源元件层的底面粘结热敏背衬层;
B4、从匹配层切割有源元件层呈m个阵元后,用环氧胶填缝;
B5、将透声层粘结在填缝后的匹配层顶面;
B6、将电极粘于热敏背衬层的两侧后,制得超声换能器。
10.根据权利要求9所述的超声换能器,其特征在于,所述有源元件层和热敏背衬层之间还粘有匹配层。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111038832.9A CN113812973A (zh) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 一种基于热敏背衬的微型超声换能器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111038832.9A CN113812973A (zh) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 一种基于热敏背衬的微型超声换能器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN113812973A true CN113812973A (zh) | 2021-12-21 |
Family
ID=78921817
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111038832.9A Pending CN113812973A (zh) | 2021-09-06 | 2021-09-06 | 一种基于热敏背衬的微型超声换能器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN113812973A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115790749A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 美卓伦仪表(常州)有限公司 | 一种换能器、制造方法及流量测量装置 |
WO2025016246A1 (zh) * | 2023-07-14 | 2025-01-23 | 汕头市超声仪器研究所股份有限公司 | 一种超声换能器匹配层材料及其制备方法 |
Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040236223A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-25 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc.. | Transducer arrays with an integrated sensor and methods of use |
JP2005124652A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 超音波トランスデューサアレイ及び超音波用探触子 |
CN101633821A (zh) * | 2008-07-24 | 2010-01-27 | 蒂萨公司 | 韧性加热的平面元件 |
US20120007471A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | General Electric Company | Thermal Transfer and Acoustic Matching Layers for Ultrasound Transducer |
CN103315775A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-25 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 一种超声阵列换能器及其制备方法 |
CN105411623A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种二维面阵列超声换能器及其制备方法 |
CN205338994U (zh) * | 2015-10-28 | 2016-06-29 | 上海爱声生物医疗科技有限公司 | 一种性能优化的高频超声换能器 |
CN106361295A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-02-01 | 全景恒升(北京)科学技术有限公司 | 一种光学和声学混合成像导管 |
CN106805994A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 超声探头及其制备方法 |
CN107277943A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-20 | 卢琴琴 | 一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器 |
CN108641286A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-10-12 | 中国船舶重工集团公司第七二六研究所 | 一种耐压轻质背衬材料及制造方法 |
CN109622345A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-16 | 深圳先进技术研究院 | 超声换能器 |
CN110003619A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-07-12 | 武汉科技大学 | 复杂环境用树脂基超声换能器声匹配层材料及其制备方法 |
CN112756241A (zh) * | 2019-11-06 | 2021-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种井壁超声压电换能器和井壁超声测井仪 |
-
2021
- 2021-09-06 CN CN202111038832.9A patent/CN113812973A/zh active Pending
Patent Citations (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040236223A1 (en) * | 2003-05-22 | 2004-11-25 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc.. | Transducer arrays with an integrated sensor and methods of use |
JP2005124652A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Fuji Photo Film Co Ltd | 超音波トランスデューサアレイ及び超音波用探触子 |
CN101633821A (zh) * | 2008-07-24 | 2010-01-27 | 蒂萨公司 | 韧性加热的平面元件 |
US20120007471A1 (en) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | General Electric Company | Thermal Transfer and Acoustic Matching Layers for Ultrasound Transducer |
CN103315775A (zh) * | 2013-06-28 | 2013-09-25 | 深圳市理邦精密仪器股份有限公司 | 一种超声阵列换能器及其制备方法 |
CN205338994U (zh) * | 2015-10-28 | 2016-06-29 | 上海爱声生物医疗科技有限公司 | 一种性能优化的高频超声换能器 |
CN106805994A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 超声探头及其制备方法 |
CN105411623A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 中国科学院深圳先进技术研究院 | 一种二维面阵列超声换能器及其制备方法 |
CN106361295A (zh) * | 2016-12-06 | 2017-02-01 | 全景恒升(北京)科学技术有限公司 | 一种光学和声学混合成像导管 |
CN107277943A (zh) * | 2017-06-01 | 2017-10-20 | 卢琴琴 | 一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器 |
CN108641286A (zh) * | 2018-04-10 | 2018-10-12 | 中国船舶重工集团公司第七二六研究所 | 一种耐压轻质背衬材料及制造方法 |
CN109622345A (zh) * | 2018-12-06 | 2019-04-16 | 深圳先进技术研究院 | 超声换能器 |
CN110003619A (zh) * | 2019-03-25 | 2019-07-12 | 武汉科技大学 | 复杂环境用树脂基超声换能器声匹配层材料及其制备方法 |
CN112756241A (zh) * | 2019-11-06 | 2021-05-07 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种井壁超声压电换能器和井壁超声测井仪 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN115790749A (zh) * | 2023-02-09 | 2023-03-14 | 美卓伦仪表(常州)有限公司 | 一种换能器、制造方法及流量测量装置 |
WO2025016246A1 (zh) * | 2023-07-14 | 2025-01-23 | 汕头市超声仪器研究所股份有限公司 | 一种超声换能器匹配层材料及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1642531B1 (en) | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic aparatus | |
JP4171038B2 (ja) | 超音波プローブおよび超音波診断装置 | |
US5423220A (en) | Ultrasonic transducer array and manufacturing method thereof | |
US5402791A (en) | Piezoelectric single crystal, ultrasonic probe, and array-type ultrasonic probe | |
JP4319644B2 (ja) | 音響バッキング組成物、超音波プローブ、及び超音波診断装置 | |
US20070016064A1 (en) | Convex ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus | |
US4862893A (en) | Ultrasonic transducer | |
US4977655A (en) | Method of making a transducer | |
EP2295154A1 (en) | Ultrasonic transducer, ultrasonic probe and producing method | |
JPH02261437A (ja) | 超音波探触子 | |
CN113812973A (zh) | 一种基于热敏背衬的微型超声换能器 | |
JP2008244859A (ja) | アレイ式超音波プローブおよび超音波診断装置 | |
JPS5920236B2 (ja) | インピ−ダンス整合装置 | |
JP3420866B2 (ja) | 超音波プローブ | |
JP2692878B2 (ja) | 超音波診断装置 | |
KR100671419B1 (ko) | 고주파 초음파 센서용 음향 정합층 및 그를 이용한 초음파센서의 제조 방법 | |
JP2013026682A (ja) | 医用複合単結晶圧電振動子、医用超音波プローブ、医用複合単結晶圧電振動子製造方法および医用超音波プローブ製造方法 | |
JP2011077572A (ja) | 超音波トランスデューサ及びその製造方法、並びに超音波プローブ | |
JPH0678398A (ja) | 超音波トランスデューサ | |
JPH0799348A (ja) | 圧電単結晶、超音波プローブおよびアレイ形超音波プローブ | |
JP3251727B2 (ja) | 超音波プローブ | |
JP3679957B2 (ja) | 超音波プローブとその製造方法 | |
Wong et al. | An ultrawide bandwidth high frequency phased-array ultrasound transducer fabricated using the PMN-0.3 PT single crystal | |
US20240023932A1 (en) | Ultrasound probe, ultrasound diagnostic apparatus, and manufacturing method of ultrasound probe | |
KR102304458B1 (ko) | 압전 단결정 소자를 이용한 초음파 센서 및 그 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211221 |