一種連續(xù)變焦超聲探頭及其變焦方法
【專利摘要】一種連續(xù)變焦超聲探頭，包括：外殼；設(shè)置在外殼內(nèi)壁上的環(huán)形超聲換能器，其具有發(fā)射接收超聲波的發(fā)射接收表面；連續(xù)變焦聲透鏡，其包括聲阻抗可連續(xù)變化的第一透鏡部和設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部；環(huán)形超聲換能器、外殼的內(nèi)壁、第二透鏡部圍成密封的容腔。本發(fā)明還涉及一種連續(xù)變焦方法。本發(fā)明采用可連續(xù)變焦的特殊聲透鏡，能夠?qū)崿F(xiàn)多層次深度成像，該特殊聲透鏡的像差校正到足以獲得具有橫向分辨率以及深度分辨率的高分辨率成像的程度，屬于無損檢測領(lǐng)域。
【專利說明】
一種連續(xù)變焦超聲探頭及其變焦方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于無損檢測領(lǐng)域，更特別地，本發(fā)明適用于光聲顯微成像領(lǐng)域，涉及一種連續(xù)變焦超聲探頭及其光聲成像方法。
【背景技術(shù)】
[0002]超聲診斷是將超聲檢測技術(shù)應(yīng)用于人體，通過測量了解生理或組織結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)和形態(tài)，發(fā)現(xiàn)疾病，作出提示的一種診斷方法。超聲診斷是一種無創(chuàng)、無痛、方便及直觀的有效檢查手段，但是它的成像方法依賴與生物組織的聲阻抗，由于有些腫瘤組織的聲阻抗無明顯的差異，這就限制超聲成像技術(shù)的運(yùn)用范圍并且它的重組圖像的對比度很低。
[0003]光聲成像技術(shù)是近年來發(fā)展的一種無損檢測醫(yī)學(xué)成像技術(shù)，它結(jié)合光學(xué)成像和超聲成像的優(yōu)點，正逐步成為醫(yī)學(xué)無損檢測的一個新的研究方向。該成像技術(shù)以短脈沖激光作為激勵源，以及由此激發(fā)的超聲信號作為信息載體，通過相應(yīng)的圖像重建算法重建組織內(nèi)部結(jié)構(gòu)和功能信息的成像方法。該技術(shù)結(jié)合了光學(xué)成像和聲學(xué)成像的特點，可提供深層組織高分辨率和高對比度的組織層析圖像，在生物醫(yī)學(xué)臨床診斷以及在體成像領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
[0004]目前，光聲顯微成像技術(shù)中所用到的超聲探頭很難實現(xiàn)聲學(xué)連續(xù)變焦，難以獲得更高的橫向分辨率和深度分辨率，不能在深度方向上實現(xiàn)多層次成像;在光聲顯微成像技術(shù)中所用到的超聲探頭大多數(shù)是非環(huán)形超聲探頭，很難保證入射光與超聲探頭同軸，最終會影響光聲顯微成像系統(tǒng)的分辨率和檢測靈敏度;更特別地，對于光聲顯微技術(shù)中的散斑光源，非變焦超聲探頭難以獲得更高的信噪比，檢測靈敏度不高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種連續(xù)變焦超聲探頭及其光聲成像方法。該連續(xù)變焦超聲探頭具有較佳的成像效果，可連續(xù)變焦的性能能夠使光聲顯微成像系統(tǒng)在深度方向上實現(xiàn)多層次成像，獲得更高的橫向分辨率和深度分辨率;采用環(huán)形超聲換能器，能夠確保入射光與超聲探頭同軸，很大的提高了光聲顯微成像系統(tǒng)的分辨率和檢測靈敏度;同時對于散斑光源，通過調(diào)節(jié)超聲探頭的聲焦斑直徑，系統(tǒng)可獲得更高的信噪比。
[0006]本發(fā)明提供了一種連續(xù)變焦超聲探頭，包括:外殼;設(shè)置在外殼內(nèi)壁上的環(huán)形超聲換能器，其具有發(fā)射接收超聲波的發(fā)射接收表面;連續(xù)變焦聲透鏡，其包括聲阻抗可連續(xù)變化的第一透鏡部和設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部;環(huán)形超聲換能器、外殼的內(nèi)壁、第二透鏡部圍成密封的容腔。
[0007]優(yōu)選的是，所述環(huán)形超聲換能器包括環(huán)形壓電元件、凸形光學(xué)鏡片以及環(huán)形吸聲板；凸形光學(xué)鏡片上設(shè)有凸臺，環(huán)形吸聲板及環(huán)形壓電元件依次套裝在凸形光學(xué)鏡片的凸臺上。
[0008]優(yōu)選的是，所述凸形光學(xué)鏡片的材質(zhì)采用光學(xué)玻璃鏡片材料，且透光率多98%;所述環(huán)形吸聲板的材質(zhì)為玻璃纖維材料，且吸聲率多96%，凸形光學(xué)鏡片的下表面與環(huán)形超聲換能器發(fā)射接收表面齊平。
[0009]優(yōu)選的是，聲阻抗可連續(xù)變化的第一透鏡部是由濃度可變的混合液形成的，混合液注入所述的容腔內(nèi)。
[0010]優(yōu)選的是，所述的混合液為甘油-乙醇混合液，該甘油-乙醇混合液的密度變化范圍為0.789?1.261父1031^/1113，聲速變化范圍為1.21?1.941011/8，聲阻抗變化范圍為0.955?2.446X 106kg/m3.s，透光率多96%。
[0011 ] 優(yōu)選的是，所述的外殼設(shè)有兩個通液孔，一個通液孔上安裝有進(jìn)液管，另一個通液孔上安裝有出液管，進(jìn)液管和出液管用于向容腔注入和排出混合液。
[0012]優(yōu)選的是，所述的外殼設(shè)有出線孔，環(huán)形超聲換能器設(shè)有信號線和地線;環(huán)形超聲換能器的信號線、進(jìn)液管及出液管均從出線孔引出，環(huán)形超聲換能器的地線設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上。
[0013]優(yōu)選的是，設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部的密度為1.05X 103kg/m3，聲速為2.39km/s，聲阻抗為2.52X 106kg/m3.s，透光率彡96%。
[0014]本發(fā)明提供了一種應(yīng)用上述連續(xù)變焦超聲探頭實現(xiàn)的連續(xù)變焦方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0015](I)用自動注射栗向連續(xù)變焦超聲探頭的容腔注滿甘油-乙醇混合液，該甘油-乙醇混合液具有預(yù)定的濃度、聲速以及聲阻抗;使該甘油-乙醇混合液注滿整個容腔，最終注滿的容腔內(nèi)無氣泡；
[0016](2)根據(jù)惠更斯原理，利用亥姆霍茲-基爾霍夫積分定理計算環(huán)形超聲換能器的發(fā)射聲場，算出此時超聲探頭的聲焦長、聲焦斑直徑、聲焦深；
[0017](3)從容腔內(nèi)抽出一定量的甘油-乙醇混合液，同時連續(xù)注入等量的甘油或乙醇，來增大或減小甘油-乙醇混合液濃度，從而增大或減小甘油-乙醇混合液濃度、聲速和聲阻抗，最終改變超聲探頭的聲焦長、焦斑直徑、焦深。
[0018]優(yōu)選的是，通過步驟(3)中連續(xù)改變?nèi)萸粌?nèi)甘油-乙醇混合液的濃度來改變第一透鏡部的聲速和聲阻抗，最終實現(xiàn)對超聲探頭的連續(xù)變焦，超聲探頭的聲焦長的調(diào)節(jié)范圍為10.14?40.88mm、聲焦斑直徑的調(diào)節(jié)范圍為35?86μπι及聲焦深的調(diào)節(jié)范圍為0.2425?
0.9919mm。
[0019]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
[0020](I)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)光聲顯微成像系統(tǒng)的光聲共焦激發(fā)探測功能，通過該超聲探頭的連續(xù)變焦，使光焦點只在超聲探頭的聲場焦腰上進(jìn)行掃描，通過空間微移動光聲激發(fā)光學(xué)焦點，實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)高的、均勻的圖像分辨率及對比度，提高了探測靈敏度。
[0021](2)本發(fā)明能夠通過連續(xù)變焦，調(diào)節(jié)超聲探頭的聲焦長及聲焦深的大小，最終能夠?qū)崿F(xiàn)光聲顯微成像系統(tǒng)的多層次深度成像，通過像差校正到足以獲得具有橫向分辨率以及深度分辨率的高分辨率成像的程度。
[0022](3)對于散斑光源，通過連續(xù)調(diào)節(jié)超聲探頭的聲焦斑直徑，可以使激光光源的散斑最大化的落在聲場焦斑內(nèi)，使超聲探頭可以接收更多的光聲信號，進(jìn)而光聲成像系統(tǒng)的信噪比會得到很大的提高。
[0023](4)本發(fā)明提供了一種連續(xù)變焦超聲探頭，結(jié)構(gòu)簡單，操控方便，能夠更好的配合超聲、光聲成像系統(tǒng)，有利于推廣及應(yīng)用。
【附圖說明】
[0024]結(jié)合以下說明書附圖，對本發(fā)明的【具體實施方式】進(jìn)行詳細(xì)介紹，其中:
[0025]圖1為實施例1的一種連續(xù)變焦超聲探頭的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；其中:I外殼、1-1外殼上蓋、1-2通液孔、1-3通液孔、1-4出線孔、2環(huán)形超聲換能器、2-1凸形光學(xué)鏡片、2-2環(huán)形吸聲板、2-3環(huán)形壓電元件、3容腔、4設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部、5進(jìn)液管、6出液管。
[0026]圖2為實施例1的一種連續(xù)變焦超聲探頭的立體圖；其中:I外殼、1-1外殼上蓋、1-4出線孔、4設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部、5進(jìn)液管、6出液管、7環(huán)形超聲換能器的信號線。
[0027]圖3為甘油-乙醇混合液的密度P隨甘油摩爾分?jǐn)?shù)^的變化曲線圖。
[0028]圖4為甘油-乙醇混合液的聲速V隨甘油摩爾分?jǐn)?shù)?的變化曲線圖。
[0029]圖5為甘油-乙醇混合液的聲阻抗Z隨甘油摩爾分?jǐn)?shù)^的變化曲線圖。
[0030]圖6為連續(xù)改變實施例1的一種連續(xù)變焦超聲探頭中的甘油-乙醇混合溶液濃度時，超聲探頭的聲焦長F隨甘油-乙醇混合溶液濃度的變化曲線圖。
[0031]圖7為連續(xù)改變實施例1的一種連續(xù)變焦超聲探頭中的甘油-乙醇混合溶液濃度時，超聲探頭的聲焦斑直徑D隨甘油-乙醇混合溶液濃度的變化曲線圖。
[0032]圖8為連續(xù)改變實施例1的一種連續(xù)變焦超聲探頭中的甘油-乙醇混合溶液濃度時，超聲探頭的聲焦深L隨甘油-乙醇混合溶液濃度的變化曲線圖。
[0033]圖9為實施例1的一種連續(xù)變焦超聲探頭的回波信號圖。
[0034]圖10是超聲探頭立體方向的結(jié)構(gòu)示意圖，未畫出環(huán)形超聲換能器和第二透鏡部。
【具體實施方式】
[0035]下面通過實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步具體的說明。
[0036]如圖1和2所示，一種連續(xù)變焦超聲探頭，包括I外殼、1-1外殼上蓋、1-2通液孔、1-3通液孔、1-4出線孔、2環(huán)形超聲換能器、2-1凸形光學(xué)鏡片、2-2環(huán)形吸聲板、2-3環(huán)形壓電元件、3容腔、4設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部、5進(jìn)液管、6出液管、7環(huán)形超聲換能器的信號線。
[0037]實施例1
[0038]結(jié)合圖1、圖2和圖10所示，環(huán)形超聲換能器2包括凸形光學(xué)鏡片2-1、環(huán)形吸聲板2-
2、環(huán)形壓電元件2-3，其中，環(huán)形壓電元件2-3的壓電材料為PVDF壓電薄膜，厚度為9μπι，采用外徑8mm、內(nèi)徑3mm的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，主頻為50MHz，帶寬為80 %，靈敏度為_55dB。凸形光學(xué)鏡片2-1的材質(zhì)采用光學(xué)玻璃鏡片材料，凸形光學(xué)鏡片上設(shè)有凸臺，凸臺的直徑為3mm，透光性極好，透光率^98%，本實施例中凸形光學(xué)鏡片的透光率為98%。環(huán)形吸聲板2-2的材質(zhì)米用玻璃纖維材料，其厚度的范圍為I至5mm(本實施例采用4mm)，外徑12mm，內(nèi)徑為3mm的圓環(huán)結(jié)構(gòu)，表面光滑平整，隔聲和吸聲效果很好，吸聲率^96%，本實施例中環(huán)形吸聲板的吸聲率為 96 %。
[0039]環(huán)形壓電元件2-3、凸形光學(xué)鏡片2-1及環(huán)形吸聲板2-2采用光學(xué)環(huán)氧樹脂膠水同軸配置，即環(huán)形壓電元件2-3的中心線、凸形光學(xué)鏡片2-1的中心線及環(huán)形吸聲板2-2的中心線在同一條直線上；環(huán)形吸聲板及環(huán)形壓電元件依次套裝在凸形光學(xué)鏡片的凸臺上，凸形光學(xué)鏡片與外殼的內(nèi)壁相接觸，環(huán)形吸聲板的半徑比凸形光學(xué)鏡片的半徑小，環(huán)形壓電元件的半徑比環(huán)形吸聲板的半徑小，環(huán)形壓電元件和環(huán)形吸聲板均不與外殼的內(nèi)壁相接觸；其中，凸形光學(xué)鏡片2-1的下表面(即凸形光學(xué)鏡片凸臺的下表面)與環(huán)形超聲換能器2發(fā)射接收表面齊平，環(huán)形超聲換能器的發(fā)射接收表面即環(huán)形壓電元件2-3的下表面，可發(fā)射和接收超聲波。
[0040]聲阻抗可連續(xù)變化的第一透鏡部是由甘油-乙醇混合液組成，密度變化范圍為0.789?I.261 X 103kg/m3，聲速變化范圍為I.21?I.94km/s，聲阻抗變化范圍為0.955?2.446X 106kg/m3.s，透光率彡96%。該混合液被注入到下文提到的容腔中，即圖1的容腔3。其他合適的混合液也可以當(dāng)作第一透鏡部使用。
[0041]設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部4采用PS(聚苯乙烯)材料，具有良好的透光、透聲性，其密度為1.05 X 103kg/m3，聲速為2.39km/s，聲阻抗為2.52 X 106kg/m3.s，所述的半球形凹槽的曲率半徑為10mm，透光率多96%，本實施例中第二透鏡部的透光率為96%。第二透鏡部安裝在外殼上，由于I可見，第二透鏡部的上部安裝在外殼下部的內(nèi)壁上。
[0042]設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部4的上表面及半球形凹槽面為經(jīng)過物理拋光處理，所述的設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部4的側(cè)面為經(jīng)過物理磨砂處理。第一透鏡部和第二透鏡部組合在一起稱為連續(xù)變焦聲透鏡。
[0043]外殼I的材質(zhì)為不銹鋼材料，與環(huán)形超聲換能器2、設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部4采用光學(xué)環(huán)氧樹脂膠水依次同軸配置，即外殼的中心線、環(huán)形超聲換能器的中心線、連續(xù)變焦聲透鏡的中心線在同一條直線上，這樣可更好地實現(xiàn)聚焦，避免離焦現(xiàn)象。環(huán)形超聲換能器上設(shè)有地線，該地線用焊錫焊接在外殼I的內(nèi)壁之上，外殼可屏蔽外部噪聲干擾。外殼的上端設(shè)有外殼上蓋，外殼上蓋設(shè)有中心孔，環(huán)形超聲換能器設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上，環(huán)形超聲換能器上設(shè)有固定槽(圖中未示出)，外殼的內(nèi)壁上設(shè)有突出的圓臺(圖中未標(biāo)出)，圓臺上設(shè)有與固定槽相適應(yīng)的突起(圖中未示出)，從而將環(huán)形超聲換能器放置在外殼的內(nèi)壁上，也可以采用其他方式將環(huán)形超聲換能器設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上。超聲探頭內(nèi)部設(shè)有密封容腔3，容腔3由環(huán)形超聲換能器、外殼的內(nèi)壁、第二透鏡部所圍成。容腔3上部是環(huán)形超聲換能器2的發(fā)射接收表面(即環(huán)形壓電元件2-3的下表面)，容腔3的最下端是半球形凹槽的最下端。
[0044]外殼設(shè)有通液孔1-2和1-3，分別與所述連續(xù)變焦超聲探頭的容腔3連通，一個通液孔上安裝有進(jìn)液管5，另一個通液孔上安裝有出液管6，可以由進(jìn)液管5和出液管6向超聲探頭的容腔3內(nèi)注入或抽出液體。外殼I設(shè)有出線孔1-4，環(huán)形超聲換能器2的信號線、進(jìn)液管5及出液管6均從出線孔1-4引出。所述的甘油-乙醇混合液由進(jìn)液管5注入實施例1的超聲探頭的容腔3內(nèi)部，且注滿整個容腔3，最終注滿的容腔3內(nèi)無氣泡。
[0045]實施例2
[0046]運(yùn)用實施例1的一種光聲顯微鏡超聲探頭，測試其發(fā)射接收信號的性能。
[0047]用奧林巴斯5073PR超聲發(fā)射接收器作為觸發(fā)信號源，其發(fā)射強(qiáng)度為12.5yJ、脈沖重復(fù)頻率5KHz;泰勒示波器TDS2012B作為回波信號接收；鋼塊材料板作為試塊，厚度為10MM，聲速為 5320m/s。
[0048]首先將奧林巴斯5073PR超聲發(fā)射接收器、泰勒示波器TDS2012B、實施例1中的超聲探頭連接完畢，奧林巴斯5073PR超聲發(fā)射接收器置于發(fā)射接收狀態(tài);其次在試塊上表面涂上適量的耦合劑，用注射器將甘油-乙醇混合液從實施例1中的超聲探頭的進(jìn)液管5注入超聲探頭的容腔3中，直到容腔3內(nèi)注滿為止，且容腔3內(nèi)無氣泡;然后將實施例1中超聲探頭的第二透鏡部4水平緊貼于涂有耦合劑的試塊的上表面，此時泰勒示波器TDS2012B上會顯示出實例I中的超聲探頭的回波信號圖，在試塊上表面緩慢移動此超聲探頭，待泰勒示波器TDS2012B上的回波信號的峰-峰值達(dá)到最大值為止，此時采集回波信號的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳入計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，進(jìn)而可以得到圖9，即為實施例1的連續(xù)變焦超聲探頭的回波信號時域圖和頻域圖。
[0049]采用連續(xù)變焦超聲探頭所實現(xiàn)的連續(xù)變焦方法包括如下步驟:
[0050](I)用高精度自動注射栗從進(jìn)液管向所述的容腔注滿一定比例的甘油-乙醇混合液，其中已知甘油-乙醇混合液的濃度、聲速以及聲阻抗。
[0051](2)根據(jù)惠更斯原理，利用亥姆霍茲-基爾霍夫積分定理計算環(huán)形超聲換能器的發(fā)射聲場，算出此時超聲探頭的聲焦長、聲焦斑直徑、聲焦深。
[0052](3)通過計算模擬聲場，不斷的改變所述的第一透鏡部的聲速，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所述的第一聲透鏡部和第二透鏡部的聲速差異越大，會導(dǎo)致超聲探頭的聲焦長越大，聲焦斑直徑以及聲焦深越小。
[0053](4)根據(jù)實際需求從容腔內(nèi)抽出一定量的甘油-乙醇混合液，同時連續(xù)注入等量的甘油或乙醇，來增大或減小甘油-乙醇混合液濃度，進(jìn)而增大或減小甘油-乙醇混合液濃度聲速和聲阻抗，最終改變超聲探頭的聲焦長、聲焦斑直徑、聲焦深。如圖3至圖8的曲線圖。
[0054]步驟(4)中，所述的采用連續(xù)改變?nèi)萸粌?nèi)甘油-乙醇混合液的濃度來改變所述的第一透鏡部的聲速和聲阻抗，最終實現(xiàn)對超聲探頭的連續(xù)變焦，實現(xiàn)了超聲探頭的聲焦長的微調(diào)范圍為1.14?40.88mm、聲焦斑直徑的微調(diào)范圍為3 5?86μπι及聲焦深的微調(diào)范圍為
0.2425?0.9919mm。
[0055]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果:
[0056](I)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)光聲顯微成像系統(tǒng)的光聲共焦激發(fā)探測功能，通過該超聲探頭的連續(xù)變焦，使光焦點只在超聲探頭的聲場焦腰上進(jìn)行掃描，通過空間微移動光聲激發(fā)光學(xué)焦點，實現(xiàn)在一定范圍內(nèi)高的、均勻的圖像分辨率及對比度，提高了探測靈敏度。
[0057](2)本發(fā)明能夠通過連續(xù)變焦，調(diào)節(jié)超聲探頭的聲焦長及聲焦深的大小，最終能夠?qū)崿F(xiàn)光聲顯微成像系統(tǒng)的多層次深度成像，通過像差校正到足以獲得具有橫向分辨率以及深度分辨率的高分辨率成像的程度。
[0058](3)對于散斑光源，通過連續(xù)調(diào)節(jié)超聲探頭的聲焦斑直徑，可以使激光光源的散斑最大化的落在聲場焦斑內(nèi)，使超聲探頭可以接收更多的光聲信號，進(jìn)而光聲成像系統(tǒng)的信噪比會得到很大的提高。
[0059](4)本發(fā)明提供了一種連續(xù)變焦超聲探頭，結(jié)構(gòu)簡單，操控方便，能夠更好的配合超聲、光聲成像系統(tǒng)，有利于推廣及應(yīng)用。
[0060]以上實施例僅用于說明本發(fā)明，而并非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項】
1.一種連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，包括:外殼；設(shè)置在外殼內(nèi)壁上的環(huán)形超聲換能器，其具有發(fā)射接收超聲波的發(fā)射接收表面;連續(xù)變焦聲透鏡，其包括聲阻抗可連續(xù)變化的第一透鏡部和設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部;環(huán)形超聲換能器、外殼的內(nèi)壁、第二透鏡部圍成密封的容腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，所述環(huán)形超聲換能器包括環(huán)形壓電元件、凸形光學(xué)鏡片以及環(huán)形吸聲板；凸形光學(xué)鏡片上設(shè)有凸臺，環(huán)形吸聲板及環(huán)形壓電元件依次套裝在凸形光學(xué)鏡片的凸臺上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，所述凸形光學(xué)鏡片的材質(zhì)采用光學(xué)玻璃鏡片材料，且透光率多98%;所述環(huán)形吸聲板的材質(zhì)為玻璃纖維材料，且吸聲率多96 %，凸形光學(xué)鏡片的下表面與環(huán)形超聲換能器發(fā)射接收表面齊平。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，聲阻抗可連續(xù)變化的第一透鏡部是由濃度可變的混合液形成的，混合液注入所述的容腔內(nèi)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，所述的混合液為甘油-乙醇混合液，該甘油-乙醇混合液的密度變化范圍為0.789?1.261 X 103kg/m3，聲速變化范圍為1.21?1.94趾/8，聲阻抗變化范圍為0.955?2.446\1061^/1113.S，透光率彡96%。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，所述的外殼設(shè)有兩個通液孔，一個通液孔上安裝有進(jìn)液管，另一個通液孔上安裝有出液管，進(jìn)液管和出液管用于向容腔注入和排出混合液。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，所述的外殼設(shè)有出線孔，環(huán)形超聲換能器設(shè)有信號線和地線;環(huán)形超聲換能器的信號線、進(jìn)液管及出液管均從出線孔引出，環(huán)形超聲換能器的地線設(shè)置在外殼的內(nèi)壁上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)變焦超聲探頭，其特征在于，設(shè)有半球形凹槽的第二透鏡部的密度為1.05父1031^/1113，聲速為2.391^/8，聲阻抗為2.52\1061^/1113.S，透光率彡96%。9.一種應(yīng)用上述任意一項權(quán)利要求所述的連續(xù)變焦超聲探頭實現(xiàn)的連續(xù)變焦方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)用自動注射栗向連續(xù)變焦超聲探頭的容腔注滿甘油-乙醇混合液，該甘油-乙醇混合液具有預(yù)定的濃度、聲速以及聲阻抗;使該甘油-乙醇混合液注滿整個容腔，最終注滿的容腔內(nèi)無氣泡； (2)根據(jù)惠更斯原理，利用亥姆霍茲-基爾霍夫積分定理計算環(huán)形超聲換能器的發(fā)射聲場，算出此時超聲探頭的聲焦長、聲焦斑直徑、聲焦深； (3)從容腔內(nèi)抽出一定量的甘油-乙醇混合液，同時連續(xù)注入等量的甘油或乙醇，來增大或減小甘油-乙醇混合液濃度，從而增大或減小甘油-乙醇混合液濃度、聲速和聲阻抗，最終改變超聲探頭的聲焦長、焦斑直徑、焦深。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的連續(xù)變焦方法，其特征在于，通過步驟(3)中連續(xù)改變?nèi)萸粌?nèi)甘油-乙醇混合液的濃度來改變第一透鏡部的聲速和聲阻抗，最終實現(xiàn)對超聲探頭的連續(xù)變焦，超聲探頭的聲焦長的調(diào)節(jié)范圍為10.14?40.88mm、聲焦斑直徑的調(diào)節(jié)范圍為35?86μm及聲焦深的調(diào)節(jié)范圍為0.2425?0.9919mm。
【文檔編號】A61B8/08GK106037663SQ201610508393
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月29日
【發(fā)明人】楊思華, 馬海鋼, 邢達(dá)
【申請人】華南師范大學(xué)