超声探头简介
医用超声探头原理及分类
医用超声探头原理及分类一、原理是各种型号的超声诊断仪借以将高频电能转换为超声机械能向外辐射，并接收超声回波将声能转换为电能的一种声-电可逆转换器件。
将电信号加载在超声振子上引起震荡产生超声，这就是探头的逆压电效应，也被称为探头的发射作用；将从人体组织返回的超声回波作用在超声振子上转换成电信号，这是探头的压电效应，也被称为探头的接收作用。
二、分类脉冲回波式探头：1、单探头：它通常选用磨制成平面薄圆片形的压电陶瓷作为换能器。
超声聚焦通常采用薄壳球形或碗型换能器有源聚焦和平面薄圆片配声透镜聚焦两种方式。
常用于A型、M型、机械扇扫和脉冲多普勒工作方式的超声诊断仪中。
2、机械探头：按压电晶片数和运动方式可分为单元换能器往返摆动扫描和多元换能器旋转切换扫描探头两类。
按扫差平面特性可分为扇形扫查、全景径向扫查和矩形平面线形扫查探头。
3、电子探头：它采用多元结构，利用电子学原理进行声束扫查。
按结构和工作原理它可分为线阵、凸阵和相控阵探头。
4、术中探头：它是在手术过程中用来显示体内结构及手术器械位置的，属于高频探头，频率在7MHz左右，具有体积小，分辨力高的特点。
它有机械扫描式、凸阵式和线控式三种。
5、穿刺探头：它通过相应的体腔，避开肺气、肠胃气和骨组织，以接近被检的深部组织，提高可检查性和分辨力。
目前已有经直肠探头、经尿道探头、经阴道探头、经食管探头、胃镜探头和腹腔镜探头。
这些探头有机械式、线控式或凸阵式；有不同的扇形角；有单平面式和多平面式。
其频率都比较高，一般在6MHz左右。
近年还发展了口径小于2mm、频率在30MHz以上的经血管探头。
6、经腔内探头：它通过相应的体腔，避开肺气、肠胃气和骨组织，以接近被检的深部组织，提高可检查性和分辨力。
目前已有经直肠探头、经尿道探头、经阴道探头、经食管探头、胃镜探头和腹腔镜探头。
这些探头有机械式、线控式或凸阵式；有不同的扇形角；有单平面式和多平面式。
其频率都比较高，一般在6MHz左右。
超声探头原理图
超声探头原理图
超声探头是一种用于超声成像的装置，由发射器、接收器和控制电路组成。
它的工作原理是利用超声波在不同介质中传播速度不同的特性，利用超声波在不同组织和物质界面上的反射、折射、散射等现象来获取图像信息。
超声波发射器将电能转换为超声波能量，并通过探头的表面发射出去。
超声波经过介质传播后，与组织和物质的不同界面发生相互作用，一部分能量被反射回来。
这部分反射的超声波能量经过负责接收功能的接收器接收，然后转化为电能。
探头内部的控制电路会对发射和接收过程进行精确的时间调节，以保证发射的超声波与接收到的反射波之间存在固定的时间间隔。
根据声波传播的速度和时间差，控制电路可以计算出扫描区域内的物体距离探头的位置，并将这些数据转换为图像信号。
通过对探头的位置和方向进行调节，可以在人体或其他物体的不同部位获取到不同角度和深度的图像。
经过信号处理和图像重建算法，最终可以得到高分辨率、清晰的超声图像，用于医学诊断、工业检测等领域。
总之，超声探头在超声成像中起着非常重要的作用，它通过发射和接收超声波来获取物体的结构和组织信息，为医学和工业领域的研究和诊断提供了有效的手段。
ge超声探头参数
ge超声探头参数摘要：一、GE 超声探头简介1.GE 公司背景2.超声探头基本概念二、GE 超声探头的主要参数1.频率2.线性3.分辨率4.动态范围5.发射/接收通道三、GE 超声探头的应用领域1.临床诊断2.医疗研究3.动物实验四、GE 超声探头的优势与特点1.高性能2.高可靠性3.易于操作4.适用于多种临床场景五、GE 超声探头在临床诊断中的实际应用1.心脏超声2.妇产科超声3.血管超声4.腹部超声六、GE 超声探头的维护与保养1.使用注意事项2.探头清洁与消毒3.探头维护与更换正文：【一、GE 超声探头简介】GE（通用电气）公司作为全球知名的科技公司，在医疗领域具有很高的声誉。
超声探头作为超声波诊断设备的核心部件，对成像质量和诊断效果起着至关重要的作用。
GE 超声探头凭借其卓越的性能、可靠的质量和丰富的应用领域，受到了广大医务人员和患者的青睐。
超声探头是一种将电能转化为声能的装置，通过将声波发射到人体组织中，接收回波信号并转换为电信号，最终形成超声图像。
超声探头的性能直接影响到超声图像的分辨率和质量。
【二、GE 超声探头的主要参数】1.频率：GE 超声探头拥有多种频率选择，包括2.0 MHz、3.0 MHz、4.0 MHz 等。
不同频率的探头适用于不同类型的检查，如低频探头适用于深部组织检查，高频探头适用于浅表组织检查。
2.线性：线性是衡量探头分辨率和成像质量的一个重要参数。
GE 超声探头具有高线性，能够提供清晰的图像和准确的诊断结果。
3.分辨率：分辨率是指探头能够分辨两个相邻目标的能力。
GE 超声探头具有高分辨率，可以有效减少图像中的噪声和伪像，提高图像质量。
4.动态范围：动态范围是指探头能够检测到的最大和最小信号强度之比。
GE 超声探头具有较大的动态范围，能够适应不同强度的回波信号，保证图像的层次感和对比度。
5.发射/接收通道：GE超声探头采用多通道发射和接收技术，可以同时获取多个角度的回波信号，提高图像的立体感和空间分辨率。
超声探头的分类
超声探头是超声诊断中的关键部件，根据不同的应用和设计特点，可以将超声探头分为以 下几个常见的分类：
1. 线性探头（Linear Probe）：线性探头是最常见的超声探头类型之一。它具有平行排 列的多个发射和接收元件，可以提供高分辨率的图像，适用于浅部组织的成像，如血管、乳 腺等。
2. 凸面探头（Convex Probe）：凸面探头具有弧形的发射和接收元件，可以提供较大的 视野范围和较深的组织成像。它适用于腹部、心脏等深部组织的检查。
需要注意的是，不同类型的超声探头在成像特点、适用范围和价格等方面可能有所不同。 在选择超声探头时，需要根据具体的临床需求和应用场景进行选择。
5. 三维/四维探头（3D/4D Probe）：三维/四维探头可以在一个扫描周期内获取多个切面 的数据，从而生成三维或四维（即实时三维）图像。它适用于胎儿、乳腺等需要立体显示的应 用。
超声探头的分类
此外，还有一些特殊用途的超声探头，如微凸探头（微创手术中使用）、经食管探头（心 脏成像）等，它们根据具体的应用需求而设计。
超声探头的分类
3. 阵列探头（Phased Array Probe）：阵列探头由多个发射和接收元件组成，可以通过 变元件的激发顺序和时间来控制超声束的方向和焦点位置。它适用于心脏、血管等需要快速成 像和多普勒测量的应用。
4. 透视探头（Endocavity Probe）：透视探头是一种用于妇科和直肠检查的探头，通常较 小且易于插入体腔内。它具有较高的频率和分辨率，适用于妇科、泌尿系统等器官的检查。
ge超声探头参数
ge超声探头参数摘要：一、GE 超声探头简介1.GE 公司背景2.超声探头概述二、GE 超声探头的主要参数1.频率2.线性3.矩阵4.灵敏度5.深度三、GE 超声探头的应用领域1.临床诊断2.医学研究3.动物实验四、GE 超声探头的优势与特点1.高分辨率2.高质量图像3.临床适用性4.技术创新五、GE 超声探头的使用与维护1.使用方法2.操作注意事项3.维护与保养正文：【一、GE 超声探头简介】GE（通用电气）公司，作为全球知名的科技巨头，在医疗领域有着丰富的经验和技术积累。
超声探头作为超声波检查的重要工具，GE 公司自然也在这方面投入了大量的研发精力。
本文将为您介绍GE 超声探头的相关参数及应用领域，帮助您更好地了解这款产品。
【二、GE 超声探头的主要参数】1.频率：GE 超声探头的频率是其性能的一个重要指标，不同频率的探头适用于不同类型的检查。
例如，低频探头适用于腹部和心血管检查，高频探头则适用于浅表器官和血管检查。
2.线性：线性是衡量探头分辨率和灵敏度的一个重要参数。
线性越高，探头的分辨率和灵敏度就越好，能够检测到的细节也就越丰富。
3.矩阵：矩阵是指探头上的阵元数量。
矩阵越高，图像的分辨率和清晰度就越好。
4.灵敏度：灵敏度是指探头接收和发射超声波的能力。
灵敏度越高，超声波的接收和发射效果就越好，图像质量也越高。
5.深度：深度是指探头能够探测到的深度。
不同类型的探头具有不同的深度范围，需要根据实际检查需求进行选择。
【三、GE 超声探头的应用领域】GE 超声探头广泛应用于临床诊断、医学研究、动物实验等多个领域。
在临床诊断中，超声探头被用于检查肝、胆、胰、肾、甲状腺等脏器，以及心血管、妇产科、泌尿系统等；在医学研究中，超声探头被用于细胞学、组织学、生物力学等方面的研究；在动物实验中，超声探头被用于观察动物脏器的形态和功能。
【四、GE 超声探头的优势与特点】1.高分辨率：GE 超声探头具有高分辨率，能够清晰地显示出被检查部位的细节，为临床诊断提供准确的信息。
医用超声探头的种类
医用超声探头的种类
医用超声探头是医学影像诊断中常用的一种设备，它能够通过
超声波来成像人体内部的器官和组织，帮助医生进行诊断和治疗。
根据不同的应用和需要，医用超声探头有多种不同的种类，每种都
有特定的用途和优势。
1. 线阵探头（Linear array transducer），线阵探头适用于
浅表部位的超声检查，如甲状腺、乳腺、肾脏等。
它具有高分辨率
和较宽的成像范围，适合于观察细小结构和进行定位测量。
2. 凸阵探头（Convex array transducer），凸阵探头适用于
深部器官的超声检查，如心脏、肝脏、膀胱等。
它具有较大的成像
深度和较宽的扫描范围，适合于观察大范围的解剖结构和进行动态
观察。
3. 阵列探头（Phased array transducer），阵列探头适用于
需要快速成像和动态观察的情况，如心脏超声检查和血管超声检查。
它具有快速成像和多普勒功能，可以观察心脏和血管的运动和血流
情况。
4. 便携式探头（Portable transducer），便携式探头适用于临床急救和移动医疗的场合，如急诊科、卫生院和野外医疗。
它具有小巧轻便、易于携带和操作的特点，可以在不同场合进行快速的超声检查和评估。
以上是一些常见的医用超声探头种类，它们在临床诊断和治疗中发挥着重要的作用。
随着科技的不断进步，医用超声探头的种类和功能还在不断地发展和完善，为医学影像诊断提供了更多的选择和可能。
超声探头介绍(一)
超声探头的组成部分
1 压电陶瓷
2 探头外壳
压电陶瓷是超声探头的核心
外壳为探头提供保护和定向
部件,可以将电能转换为机 械振动,从而产生超声波。
作用,可以降低噪音,提高探 头的耐用性和使用寿命。
它决定了探头的工作频率和 性能。
3 连接线
4 连接器
连接线用于将探头与超声仪 器设备相连,传输电信号并
连接器是探头与设备之间的 接口,确保信号和电源的可
探头的尺寸选择
尺寸与频率的关系
探头的尺寸与其工作频率 是相关的。一般来说,尺寸 越小,其工作频率越高。频 率的选择还需要考虑探测 对象的特性和检测要求。
探头应用场景的影响
不同的应用场景也会对探 头尺寸的选择产生影响。 如在狭小空间内使用,需要 选用较小尺寸的探头以便 操作。而在大范围扫查时, 则需要选择尺寸较大的探 头。
探头频率的影响因素
材料特性
探头内部压电陶瓷材料的特性 ,如声速、弹性模量等,会影响 到探头的共振频率。
探头结构
探头外壳、衬垫、匹配层等部 件的设计,也会影响探头的振 动频率和频带特性。
工作环境
探头使用时的温度、压力等环境条件变化,也会影响探头的频率特性。
探头的聚焦方式
聚焦槽聚焦
利用探头表面上的凹槽对声波进行聚焦,可以形成较窄且高 强度的聚焦束。这种方式制造简单,但聚焦性能较差。
聚焦深度
不同的聚焦方式决定了探头的聚焦深度。机械聚焦的聚焦深度范围窄,但能够实现更好的聚 焦效果。电子聚焦的聚焦深度较宽,但聚焦效果略差。
聚焦参数调整
在实际使用中,需要根据待检测部位的深度调整探头的聚焦参数,以获得最佳的成像效果。 这需要通过实践经验和操作灵活性来进行优化。
医用超声探头原理
医用超声探头原理
医用超声探头是医学超声成像系统的关键部分，它负责发射和接收超声波信号。
探头内部包含多个发射与接收元件（晶体），一般为聚焦式阵列，通过电信号的控制，能够将超声波束聚焦在感兴趣的区域。
发射元件工作时会产生超声波脉冲，然后通过透明介质如凝胶传入被检查的部位。
当超声波遇到组织或器官时，部分能量会被吸收、反射或折射，形成回波信号。
接收元件则会接收这些回波信号，并将其转化为电信号，再通过探头内部的电路传给超声机进行信号处理。
为了实现更好的成像效果，医用超声探头通常采用多晶元件的阵列形式。
这种设计可以在不同方向上发射和接收超声波，形成多个传感点，从而实现多角度、三维成像。
此外，为了提高成像分辨率和深度，探头通常会采用多频率的工作模式。
不同频率的超声波在组织中的传播速度和散射特性不同，通过组合使用不同频率的超声波可以获取更清晰的图像信息。
总之，医用超声探头通过发送和接收超声波信号，利用回波信号生成组织的图像。
其采用多晶元件的阵列形式，多频率的工作模式和聚焦技术等设计，能够实现更精准、高分辨率的成像效果，为医学诊断提供了重要的技术支持。
超声探头简介
超声探头句光宇1、超声波传感器工作的原理1)压电效应某些晶体材料受到外力作用时，不仅发生变形，而且内部被极化表面产生电荷；当外力去掉后，又回到原来状态，这种现象称为压电效应。
在自然界中大多数晶体具有压电效应, 但压电效应十分微弱。
随着对材料的深入研究, 发现石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料是性能优良的压电材料。
●正压电效应：⏹一些晶体结构的材料，当沿着一定方向受到外力作用时，内部产生极化现象，同时在某两个表面上产生符号相反的电荷；⏹而当外力去掉后，又恢复不带电的状态；⏹当作用力方向改变时，电荷的极性也随着改变；⏹晶体受作用力产生的电荷量与外力的大小成正比，这种机械能转换为电能的现象称为正压电效应。
●逆压电效应：⏹如果给晶体施加以交变电场，晶体本身则产生机械变形，这种现象称为逆压电效应，又称电致伸缩效应。
⏹压电效应具有可逆性。
2)石英与压电陶瓷的压电效应机理压电式超声波传感器（超声波探头）是利用压电元件的逆压电效应，将高频交变电场转换成高频机械振动而产生超声波（发射探头）；再利用正压电效应将超声振动波转换成电信号（接收探头)。
发射探头和接收探头结构基本相同，有时可用一个探头完成两种任务。
●石英晶体的压电效应X 轴：电轴或1轴； Y 轴：机械轴或2轴； Z 轴：光轴或3轴。
◆ “纵向压电效应”：沿电轴（X 轴）方向的力作用下产生电荷◆ “横向压电效应”：沿机械轴（Y 轴）方向的力作用下产生电荷◆ 在光轴（Z 轴）方向时则不产生压电效应。
⏹ 当沿x 轴方向加作用力Fx 时，则在与x 轴垂直的平面上产生电荷x x F d Q ∙=11 d 11——压电系数（C/N ） ⏹ 作用力是沿着y 轴方向电荷仍在与x 轴垂直的平面 y y x F ba d Fb a d Q 1112-== （1112d d -=） ⏹ 切片上电荷的符号与受力方向的关系图（a ）是在X 轴方向受压力，图（b ）是在X 轴方向受拉力，图（c ）是在Y 轴方向受压力，图（d ）是在Y 轴方向受拉力。
简述超声探头的基本结构、材质和基本原理
简述超声探头的基本结构、材质和基本原理超声探头是超声波检测仪的关键组成部分，是将超声波从物体表面反射到探头内部，然后将超声波信号转换成电信号传输给接收机的装置。
它的基本结构由换能器、声材料和探头电缆组成。
一、换能器换能器由声发射源和声接收元件组成，其中声发射源可以是电声换能器，也可以是非电声换能器。
换能器具有换能、聚焦和抑制反射等作用。
1、电声换能器电声换能器是通过在一个容积内放置一个电磁振荡器，并能够产生振荡的振幅和频率的条件下，把电能转换为声能的器件。
它的工作原理是电声变换：在固定频率下，振荡的电压产生磁场，磁力和电力一起产生振动，然后将振动转换成声能，从而把变化的电能转换成声能。
2、非电声换能器非电声换能器不需要电磁振荡器，也不需要进行变换，可以直接将输入的能量转换为声波。
它的工作原理是：利用液体、固体或气体的压缩或膨胀将外界的能量转换为声能。
二、声材料声材料的主要作用是改变超声频率和改善超声波传播效果，一般来说，声材料有以下几种：1、润滑剂：润滑剂可以减少换能器表面的摩擦，增加换能器的灵敏度，延长换能器的使用寿命。
2、填充剂：填充剂是用来改变声音传播方向和调节声音的传播效果的特殊材料，一般是用于改变换能器的振动方式，以获得更好的测量结果。
3、保护材料：保护材料的功能是防止换能器表面的水分，避免换能器的振动和密封。
三、探头电缆探头电缆用于将换能器和接收机连接起来，一般由五个部分组成：屏蔽层、散热层、数据传输层、聚合层和接线层。
另外，超声探头材质一般为不锈钢、铝合金、硅胶等，材质选择合理可以延长探头的使用寿命。
超声探头的基本原理是利用换能器将外部的能量转换为声能，声能再通过探头电缆传输到接收机，接收机将声能转换为电能，然后再转换成显示图像。
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超声探头句光宇1、超声波传感器工作得原理1)压电效应某些晶体材料受到外力作用时,不仅发生变形,而且内部被极化表面产生电荷;当外力去掉后,又回到原来状态,这种现象称为压电效应。
在自然界中大多数晶体具有压电效应, 但压电效应十分微弱。
随着对材料得深入研究, 发现石英晶体、钛酸钡、锆钛酸铅等材料就是性能优良得压电材料。
●正压电效应:⏹一些晶体结构得材料,当沿着一定方向受到外力作用时,内部产生极化现象,同时在某两个表面上产生符号相反得电荷;⏹而当外力去掉后,又恢复不带电得状态;⏹当作用力方向改变时,电荷得极性也随着改变;⏹晶体受作用力产生得电荷量与外力得大小成正比,这种机械能转换为电能得现象称为正压电效应。
●逆压电效应:⏹如果给晶体施加以交变电场,晶体本身则产生机械变形,这种现象称为逆压电效应,又称电致伸缩效应。
⏹压电效应具有可逆性。
2)石英与压电陶瓷得压电效应机理压电式超声波传感器(超声波探头)就是利用压电元件得逆压电效应,将高频交变电场转换成高频机械振动而产生超声波(发射探头);再利用正压电效应将超声振动波转换成电信号(接收探头)。
发射探头与接收探头结构基本相同,有时可用一个探头完成两种任务。
●石英晶体得压电效应X轴:电轴或1轴; Y轴:机械轴或2轴; Z轴:光轴或3轴。
◆“纵向压电效应”:沿电轴(X轴)方向得力作用下产生电荷◆“横向压电效应”:沿机械轴(Y轴)方向得力作用下产生电荷◆在光轴(Z轴)方向时则不产生压电效应。
⏹当沿x轴方向加作用力Fx时,则在与x轴垂直得平面上产生电荷d11——压电系数(C/N)⏹作用力就是沿着y轴方向电荷仍在与x轴垂直得平面()⏹切片上电荷得符号与受力方向得关系图(a)就是在X轴方向受压力,图(b)就是在X轴方向受拉力,图(c)就是在Y轴方向受压力,图(d)就是在Y轴方向受拉力。
⏹切片上电荷得符号与受力方向得关系:◆正负电荷就是互相平衡得,所以外部没有带电现象。
◆在X轴方向压缩,表面A上呈现负电荷、B表面呈现正电荷。
◆沿Y轴方向压缩,在A与B表面上分别呈现正电荷与负电荷。
●压电陶瓷得压电效应⏹人工制造得多晶体,压电机理与压电晶体不同。
⏹压电陶瓷得压电效应压电陶瓷片内束缚电荷与电极上吸附得自由电荷示意图◆自由电荷与陶瓷片内得束缚电荷符合相反而数值相等,它起着屏蔽与抵消陶瓷片内极化强度对外得作用,因此陶瓷片对外不表现极性。
◆压电陶瓷片上加上一个与极化反向平行得外力,陶瓷片将产生压缩变形,原来吸附在极板上得自由电荷,一部分被释放而出现放电现象。
当压力撤消后,陶瓷片恢复原状,片内得正、负电荷之间得距离变大,极化强度也变大,因此电极上又吸附部分自由电荷而出现充电现象。
◆放电电荷得多少与外力得大小成比例关系Q ——电荷量; d33 ——压电陶瓷得压电系数;F ——作用力。
2、决定换能器性能得关键——压电材料1)压电材料得主要性能参数⏹压电应变常数d33:表示在压电晶体上施加单位电压时所产生得应变大小。
◆衡量压电晶体材料发射灵敏度高低得重要参数。
其值大,发射性能好,发射灵敏度高。
⏹压电电压常数g33:表示作用在压电晶体上单位应力所产生得电压梯度大小。
◆衡量压电晶体材料接收灵敏度高低得重要参数。
其值大,接收性能好,接收灵敏度高。
⏹介电常数ε◆当电容器极板距离与面积一定时,介电常数ε愈大,电容C也就愈大,即电容器所贮电虽就愈多。
压电晶体得ε应根据不同用途来选取。
超声波探伤用得压电晶体,频率要求高,ε应小一些。
因为ε小,C小,电容器充放电时间短,频率高。
扬声器频率低,ε应大一些。
⏹机电耦合系数K;表示压电材料机械能(声能)与电能之间得转换效率。
⏹机械品质因子θm◆压电晶片在谐振时贮存得机械能E贮与在一个周期内损耗得能量E损之比称为机械品质因子θm。
压电晶片振动损耗得能量主要就是由内摩擦引起得。
θm值对分辨力有较大得影响,θm值大,表示损耗小,晶片持续振动时间长,脉冲宽度大,分辨力低。
反之,θm值小,表示损耗大,脉冲宽度小,分辨力就高。
⏹频率常数Nt◆说明压电晶片得厚度与固有频率得乘积就是一个常数,这个常数叫做频率常数,用Nt表示。
晶片厚度一定,频率常数大得晶片材料得固有频率高,厚度愈小。
⏹居里温度Tc;使压电材料得压电效应消失得温度。
⏹要求具有与检测介质接近得声阻抗2)常用压电晶片材料及其特点(性能指标)●第一类压电材料——压电单晶体;⏹压电单晶就是天然形成或人工制成得、具有各向异性得单晶铁电体材料,它具有压电效应就是基于组成晶体结构得点阵上正负离子相对位置变化引起得。
石英就是一种常见得压电单晶,其介电常数与压电系数得温度稳定性相当好,在常温范围内几乎不随温度变化。
石英晶体得突出优点就是性能非常稳定,机械强度高,绝缘性能也相当好。
但石英材料价格昂贵,且压电系数比压电陶瓷低得多。
因此一般仅用于标准仪器或要求较高得传感器中。
⏹因为石英就是一种各向异性晶体,因此,按不同方向切割得晶片,其物理性质(如弹性、压电效应、温度特性等)相差很大。
为了在设计石英传感器时,根据不同使用要求正确地选择石英片得切型。
●第二类压电材料——压电多晶体(压电陶瓷);⏹压电陶瓷,一种能够将机械能与电能互相转换得功能陶瓷材料,属于无机非金属材料。
这就是一种具有压电效应得材料。
⏹压电陶瓷具有很高得压电系数,因此在压电式传感器中应用十分广泛。
⏹钛酸钡压电陶瓷BaTiO3:钛酸钡就是由碳酸钡与二氧化钛按1:1克分子比例混合后充分研磨成形,经高温1300～1400oC烧结,然后经人工极化处理得到得压电陶瓷。
这种压电陶瓷具有很高得介电常数与较大得压电系数(约为石英晶体得50倍)。
不足就是居里温度低(120o C),温度稳定性与机械强度不如石英晶体。
⏹锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)锆钛酸铅就是由 PbTiO3 与 PbZrO3 组成得固溶体Pb(Zr、 Ti)O3。
它与钛酸钡相比,压电系数更大,居里温度在300oC以上,各项机电参数受温度影响小,时间稳定性好。
●第三类压电材料——极性高分子压电材料;⏹高分子材料属于有机分子半结晶或结晶聚合物,其压电效应较复杂,不仅要考虑晶格中均匀得内应变对压电效应得贡献,还要考虑高分子材料中作非均匀内应变所产生得各种高次效应以及同整个体系平均变形无关得电荷位移而表现出来得压电特性。
⏹目前已发现得压电系数最高、且已进行应用开发得压电高分子材料就是聚偏氟乙烯,其压电效应可采用类似铁电体得机理来解释。
这种聚合物中碳原子得个数为奇数,经过机械滚压与拉伸制作成薄膜之后,带负电得氟离子与带正电得氢离子分别排列在薄膜得对应上下两边上,形成微晶偶极矩结构,经过一定时间得外电场与温度联合作用后,晶体内部得偶极矩进一步旋转定向,形成垂直于薄膜平面得碳－氟偶极矩固定结构。
正就是由于这种固定取向后得极化与外力作用时得剩余极化得变化,引起了压电效应。
●第四类压电材料——复合压电材料⏹压电复合材料就是将压电陶瓷相与聚合物相按一定连通方式,一定得体积/重量,及一定得空间分布制作而成,它可以成倍地提高材料得压电性能。
⏹复合材料使加工性能,以及与水得匹配性也大为改善。
⏹为了从本质上极大地提高材料得压电性能,将二元复合材料进一步复合向三元或更多元方向发展,可望获得更为优异得压电复合材料。
3、超声波探头得种类与结构●直探头(纵波探头)⏹主要探测缺陷:探测与探测面平行得缺陷,如板材、锻件探伤等。
⏹组成部分及各部分作用:◆压电晶片作用就是发射与接收超声波,实现电声换能。
◆保护膜就是保护压电晶片不致磨损。
分为硬、软保护膜两类。
前者用于表面光洁度较高得工件。
后者用于表面光洁度较低得工件探伤。
当保护膜得厚度为λ2/4得奇数倍,且保护膜得声阻抗Z2为晶片声阻抗Z1与工件声阻抗Z3得几何平均值时,超声波全透射。
◆吸收块(阻尼块)紧贴压电晶片,对压电晶片得振动起阻尼作用。
另外还可以吸收晶片背面得杂波,提高信噪比。
并且支承晶片。
◆外壳得作用在于将各部分组合在一起,并保护之。
●斜探头(介绍横波斜探头)⏹主要探测缺陷:与探测面垂直或成一定角度得缺陷,如焊缝探伤、汽轮机叶轮探伤等。
⏹组成部分及其作用(横波斜探头实际上就是直探头加透声斜楔组成):透声斜楔得作用就是实现波型转换,使被探工中只存在折射横波。
⏹标称方式:K=tgβ●表面波探头⏹主要探测缺陷:表面或近表面缺陷⏹●双晶探头(分割探头)⏹分类:根据入射角αL不同,分为双晶纵波探头与双晶横波探头。
⏹优点:◆灵敏度高◆杂波少富区小◆工件中近场区长度小◆探测范围可调⏹主要探测缺陷:近表面缺陷●聚焦探头⏹分类:点聚焦与线聚焦;水浸聚焦与接触聚焦⏹以水漫聚焦探头为例说明聚焦探头得结构原理聚焦探头由直探头与声透镜组成。
声透镜得作用就就是实现波束聚焦。
焦距F与声透镜得曲率半径r之间关系为 :●可变角探头⏹入射角就是可变得。
转动压电晶片使入射角连续变化,一般范围为0°-70°,可实现纵、横、表面与板波探伤。
●高温探头⏹高温探头中得压电晶片需选用居里温度较高得铌酸锂(1200℃)、石英(550℃)、钛酸铅(460℃)来制作,外壳与阻尼块为不锈钢,电缆为无机物绝缘体高温同轴电缆,前面壳体与晶片之间采用特殊钎焊使之形成高温耦合层。
这种探头可在400-700℃高温下进行探伤。
4、超声传感器在工业中得应用⏹超声波传感器在测量液位得应用 :超声波测量液位得基本原理就是:由超声探头发出得超声脉冲信号,在气体中传播,遇到空气与液体得界面后被反射,接收到回波信号后计算其超声波往返得传播时间,即可换算出距离或液位高度。
超声波测量方法有很多其它方法不可比拟得优点:(1)无任何机械传动部件,也不接触被测液体,属于非接触式测量,不怕电磁干扰,不怕酸碱等强腐蚀性液体等,因此性能稳定、可靠性高、寿命长;(2)其响应时间短可以方便得实现无滞后得实时测量。
⏹超声波传感器在测距系统中得应用:超声测距大致有以下方法:①取输出脉冲得平均值电压,该电压 (其幅值基本固定)与距离成正比,测量电压即可测得距离;②测量输出脉冲得宽度,即发射超声波与接收超声波得时间间隔 t,故被测距离为S=1/2vt。
如果测距精度要求很高,则应通过温度补偿得方法加以校正。
超声波测距适用于高精度得中长距离测量。