第三章 医用超声换能器及辐射声场 ◆换能器是指实现能量互相转化的装置和器件； 般是其他物理量转换成电能，如热电，光电等 等；这类也称为传感器； ◆超声的换能器可以将振动转化成电或磁，同时还 能进行反向的转化：
换能器是指实现能量互相转化的装置和器件； 一般是其他物理量转换成电能，如热电，光电等 等；这类也称为传感器； 超声的换能器可以将振动转化成电或磁，同时还 能进行反向的转化； 第三章 医用超声换能器及辐射声场
超声换能器种类 利用电场来实现电声转换，用电容做储能元件： 利用磁场力效应来实现电声转化，用电感做储能元件； 使用最多的是压电式和电致伸缩式 电容做储能元 件)。其次是电磁式和磁致伸缩式（电感做储能元件)
超声换能器种类 利用电场来实现电声转换，用电容做储能元件； 利用磁场力效应来实现电声转化，用电感做储能元件； 使用最多的是压电式和电致伸缩式（电容做储能元 件）。其次是电磁式和磁致伸缩式（电感做储能元件）
超声波的产生 产生超声波必备条件 声源 弹性介质 超声探头应用压电式换能法发射和接收超声波 接收超声 电磁能量 压电式换能法 机械振动 发射超声
超声探头应用压电式换能法发射和接收超声波 压电式换能法 电磁能量 机械振动 发射超声 接收超声 产生超声波必备条件 声源 弹性介质 超声波的产生
§1压电效应和压电材料 压电效应的物理原理 移动 ●库伦定律 电 9.92 (a) (b) ●偶极子 图3-1)压电材料中的偶极了b)外电场作用号偶极子 正负电子相 1 互耦合在一起， 11月 相距一定的距离 2
§1 压电效应和压电材料 一 压电效应的物理原理 库伦定律 偶极子 正负电子相 互耦合在一起， 相距一定的距离 2 12 12 1 2 r r q q F k =
压电效应的物理原理 ●受外电场的影响偶极子会 偏转，产生位移； ●反过来，对晶体施加力作 用，会使得正负电荷中心 OPD o 位置发生变化，从而带电； ●元2
受外电场的影响偶极子会 偏转，产生位移； 反过来，对晶体施加力作 用，会使得正负电荷中心 位置发生变化，从而带电； 一 压电效应的物理原理
一 压电效应的物理原理 某些特殊材料，当受到 外力的作用产生形变时，会 在表面产生电荷的聚集而形 成电压，这种效应叫做压电 效应，这种材料叫压电材料
一 压电效应的物理原理 + + + - - - 某些特殊材料，当受到 外力的作用产生形变时，会 在表面产生电荷的聚集而形 成电压，这种效应叫做压电 效应，这种材料叫压电材料
压电效应的物理原理 正压电效应当在压电材料两端加一压力时， 则在此材料的两个电极面上将产生电荷，将机械 能变成电能。 F 十十王 正压电效应：机械能转化为电能
正压电效应当在压电材料两端加一压力时， 则在此材料的两个电极面上将产生电荷，将机械 能变成电能。 + + + - - - F + + + + + + + - - - - - - - - - + + + + + + + - - - - - - - - - - + + + - - - F F 一 压电效应的物理原理 正压电效应：机械能转化为电能
压电效应的物理原理 逆压电效应 在压电材料两端加一交变电场 时，则压电材料出现与交变电场同样频率的机械 振动，将电能变为机械能 。 十十十十十十 十十 超声波发射形成 》》 逆压电效应：电能转化为机械能
逆压电效应当在压电材料两端加一交变电场 时，则压电材料出现与交变电场同样频率的机械 振动，将电能变为机械能。 + + + - - - + + + + + + + - - - - - - - - - + + + - - - + + + + + + + - - - - - - - - - 超声波发射形成 一 压电效应的物理原理 逆压电效应：电能转化为机械能
压电效应的物理原理 超声探头中的超声换能器是利用压电效 应实现电能和声能之间的相互转换。 注意！外加电场或力去除后，必须要能 恢复原来的状态；
注意！外加电场或力去除后，必须要能 恢复原来的状态； 一 压电效应的物理原理 超声探头中的超声换能器是利用压电效 应实现电能和声能之间的相互转换
二压电材料 压电晶体（振子）是超声换能器的核心部件， 它由压电材料制成。压电材料既有天然的，也有 人造的。如石英晶体就是一种天然的压电材料。 I.分类： 压电单晶体：石英(S02)、铌酸(LN,0g) ②2 压电多晶体（压电陶瓷） 3 压电高分子聚合物聚偏二氟乙烯(PDVF)
二 压电材料 压电晶体（振子）是超声换能器的核心部件， 它由压电材料制成。压电材料既有天然的，也有 人造的。如石英晶体就是一种天然的压电材料。 I.分类： ① 压电单晶体：石英（SiO2）、铌酸（LiNbO3） ② 压电多晶体（压电陶瓷） ③ 压电高分子聚合物聚偏二氟乙烯（PDVF）