第一篇：B超探头
B型超声诊断仪按其结构分，主要由探头、发射、接收电路、模拟信号处理电路、键盘控制电路、数字扫描变换器、图像显示电路以及电源电路等几个部分组成。探头按其扫描方式的不同，可分为线阵扫描探头和相控阵扫描（扇扫）探头两种。探头一般由换能器、壳体、电缆和其它配套件组成。换能器是探头的重要部件，它的任务是将电信号变换为超声波信号或相反地将超声波信号变换为电信号。目前探头可以发射和接收超声，进行电声、信号转换，能够将由主机送来的电信号转变为高频振荡的超声信号，又能将从组织脏器反射回来的超声信号转变为电信号而显示于主机的显示器上。
探头作为B超仪的核心部件，由于使用频繁，是最容易损坏的部分。但由于探头价格昂贵，其价格一般接近B超仪总价格的一半，所以，修复保养探头具有很高的经济价值。虽然各种B超探头型号不同，厂家各异，但由于基本工作原理相通，结构也类拟，在熟练掌握B超仪基本原理的基础上，根据机器自检系统提供的信息为线索，根据探头各部件之间存在的密切联系，来检查推测判断故障的位置及原因，在较短的时间内修复探头是完全可以做到的。
B超探头故障分析与检修
B 超探头出现故障很常见，产生故障的原因也是多种多样，归纳起来不外乎以下几个方面：（1）探头本身的自然损耗。这是因为探头都有一定的使用期限，超过使用期限后，就可能发生衰老、变质、绝缘降低和机械磨损等现象，严重的甚至完全失效、漏电等，造成故障。
（2）探头的使用环境较差。主要是环境温度、湿度，空气中含腐蚀性气体和灰尘，探头受到强烈振动，电源电压波动过大，这些都可能引发仪器故障。（3）人为故障。由于使用者或工程技术人员工作责任心不强，不能按时对探头进行必要的保养和维护，违规操作等原因引起。
2.1 探头部件故障率及原因
根据我们对B超探头维修的经验，探头出现的问题主要有晶体故障、透镜故障、护套损坏、外壳损坏、电缆线外漏和电路板烧坏，维修时也是从这几个方面进行检查修复。
B超探头部件故障率及原因
探头的损坏主要集中在电缆线外漏、外壳损坏和护套损坏几个方面，而这几个方面的损坏大都是因为使用时间过长或操作人员使用不当，探头受到外界影响而出现故障。晶体故障主要是操作人员使用时不小心将探头碰在硬物上，使探头开裂，晶片破碎或者是使用的耦合剂不合格，长期使用对探头损坏较大，严重的会使探头表面起泡、开裂。透镜的故障主要是长期使用造成自然磨损、划痕、开裂、腐蚀、脱胶、起泡或外力碰撞造成的损坏。当操作人员不正常安装或拆卸探头和开关机时操作不当，还会造成电路板烧坏。
2.2电缆线损坏的检修
B超探头所采用的电缆是质量要求很高的多芯高屏蔽电缆，做工十分精细，电缆内导线严密，多的有上百根，似发丝粗细。由于探头多方位的使用，电缆的弯曲、扭转使得电缆的外保护区绝缘层会破皮、断裂、露出了里面的信号线，屏蔽层的破坏、断线，图像就会产生
干扰的波纹和缺损。
故障现象：我院一台百盛DU6型B超，已使用了9年多，曾经出现显示器图像严重干扰，满屏出现雪花般光点，闪烁感强烈，且无法调节辉度。
分析与检修：由于探头受到外力影响或操作人员使用有误，探头位置长期放置不当导致电缆线内部导线断裂。打开外层皮套，将总的屏蔽线横向划开，挑出幽裂线，焊好后，用透明胶带缠上一层，用万用表测量其是否导通，导通后，将此根导线的屏蔽接好并缠好胶带。如果多根断裂，方法同上。试机，一切正常后将最外层的总屏蔽线焊好，外层皮套用高压电缘塑料胶带作了固定，一年多来使用良好，没有再出现故障。
2.3 晶体损坏的检修
故障现象：我院一台使用很久但质量不错的阿洛卡SSD-620 黑白超，一次检测出来的图像中夹杂黑影，并有黑色条状干扰。
分析与检修：B超探头内部多数采用的是压电晶体，长期使用后会造成晶体自然老化，不规范的使用或摔、碰等外力击打会造成探头晶体的损伤，晶体损伤后，B超检测仪检测出来的图像就会出现信号衰减、图像中有黑影、黑条、干扰、缺损等盲区，严重时图像则会“失明”，这些都会造成医生无法诊断，影响诊断质量。
这类的故障是由B超探头晶片短路导致的。晶片的短路可通过测量晶片的供电电压来判断，若某一晶片或晶片组的供电电压较其它的为低，则可判断该晶片或晶片组内有短路。更换相应的晶片或晶片组，使得探头恢复以前的特性，干扰消失。
2.4 透镜故障的检修
故障现象：我院另一台阿洛卡SSD-620 黑白超，显示器图像中出现垂直暗条。用手挤压探头垂直暗条处，垂直暗条明显减弱，更换同型号探头垂直暗条消失，初步判断，声透镜层与匹配层之间可能脱胶。
分析与检修：声透镜是B超探头上部接触人体的胶状专业物质，长期使用之后会造成声透镜自然磨损、划痕、开裂、腐蚀、脱胶、起泡等破损，尤其是因耦合剂进入下层造成的腐蚀，不仅会造成伪影等盲区，造成医生的误诊，严重的会损伤B超探头晶体或造成漏电，危及病人的身体，给病人和机器带来伤害。
用液体硅胶注入脱胶处并赶出气泡，用纱布带用力将探头绑紧放置24小时后松绑，故障消失，探头恢复正常使用。证明该故障是由声透镜层与匹配层之间脱胶所致。在处理这种故障时，使用液体硅橡胶作探头声透镜的修补材料以及声透镜层与匹配层之间的粘合材料，实践证明效果良好。
2.5护套、外壳及电路板损坏的保养性检修
B超探头护套是B超探头与电缆线连接处起加固作用的胶套，B超探头护套重要的作用
是防止电缆直角折压。长期使用会造成护套的断裂，脱落和缺失，从而会造成电缆折断，影响图像。
B超探头因长期使用会造成壳体开裂老化，或因为人为的因素如摔、碰而变形，这时由于破坏了探头外壳的屏蔽质量，会造成图像干扰、不清，严重时会从前端出现感应电流，危及病人身体。
在某些情况下，B超机在开机装卸探头或电路打火的时候，会使探头内电路板、高压开关烧坏，对图像产生较大的影响，如图像干扰、无图像、缺图像等现象。
需要注意的是，B超探头是B超机的核心部件，且价格十分昂贵，一定要在排除机器自身故障，确定是探头故障后，方可打开探头。由于B超探头使用频繁，因此故障率较高，维修应变被动为主动，可对探头定期进行保养性检修，将故障处理在萌芽阶段。在平时的使用中，应该注意到以下几点：从主机上插拔探头前，应先把主机电源切断；使用中轻拿轻放，不能硬拉或使电缆线打折，严禁敲打、跌落、碰撞；要使用合格的耦合剂，不要使用有腐蚀性的或自配的耦合剂；每次探头使用完毕后，用软布或软纸将探头擦干净，不要用水或有机溶剂擦洗，以免探头内部电路进水或损坏；探头保护盒中应保持干燥和清洁，室内要保持一定的温度与湿度，要有良好的地线和稳定的交流电源。
3.讨论
3.1维修是一个理论和实践相结合的过程。作为一名专业的维修工程技术人员，不仅要熟悉B超机的工作原理，还要熟悉探头的各个部件和作用，熟悉探头各个部件间的关系。不要被不同厂家、不同型号的探头（甚至没有见过的探头）所吓倒，因为B超机的工作原理相通，各种探头的结构也相拟。在熟悉掌握B超仪基本原理的基础上，根据故障现象结合电路图来分析造成故障的原因和可能损坏的器件；甚至在没有电路图纸的情况下，根据机器自检系统提供的信息为线索，根据探头各部件之间存在的密切联系，来检查推测判断故障的位置及原因。最常有的检查方法可采用电阻测量，电流测量，电压测量，波形测量，元件代换和信号追踪，在维修的时候不能忽略任何一个细节。
3.2指标调校是维修过程的最后环节。一个维修过程一般分为五个环节：了解故障，分析故障，故障检查，故障排除，指标调校。探头修复后，维修工作还没有结束，还必须对检修过的探头进行指标调试和校验，经过指标调试和校验，探头能够恢复到最佳状态，整个维修过程才算全部结束。如果有可能，最好能参与一些仪器设备的研发工作，因为设计比维修要高一个层次。以设计的思路进行维修，虽然要求更高，但对于今后的维修更能得心应手。
3.3 重视预防性维修是医疗器械工程技术人员的基本要求。B超探头是超声诊断仪的关键部件，直接影响图像的质量和诊断的效果，而其使用频繁，因此造成损坏的可能性非常的大，又因为B超探头价格比较贵，因此重视预防性维修是医疗器械工程技术人员的基本要求。预防性维护保养，预防性维修是一项经常性细致的工作，做得好，做得认真，做得严格，可以减少很多故障的发生。在超探头出现的很多故障中，除了探头本身的自然损耗必须更换新探头之外，探头的使用环境较差以及人为故障等等，这些因素引起的故障都是可以通过预防性维修来避免的，不可等到有故障了才去想到维修。
第二篇：超声探头及四维知识
超声探头的核心是压电晶体或复合压电材料。
为了向人发射超声波，并将经组织界面反射回来的信息转换为图象信号，能完成这功能的器件就是超声换能器。
当在晶片上加一机械振动时，则此时晶片将产生电苛——将机械能转变为电能，这种效应称为正电压效应，当在晶片是加一交变电信号，则此材料将产生与交变信号同样频率的机械振动——将电能转变为机械能，这种效应称为逆压电效应。产生超声波是晶体的逆压电效应，或泛称为压电效应
二、超声探头的种类与临床应用
线阵探头、凸阵探头——主要用于腹部、妇产、外围血管 扇形扫描探头 ——主要用于心脏 环阵扇形探头 ——主要用于腹部
探头是超声仪器的重要部件，使用时应避免探头摔打，牵拉导线，用不带腐蚀性的清洁剂擦洗探头残余耦合剂，仪器不用时应冻结图像。
三、探头频率与振子
单频探头：探头的标称频率（如3.5MHz），为发射时振幅最强的频率。也是探头的工作频率。
变频探头：通过面板控制，对同一探头可选择2——3种频率（如 3.5MHz.5.0Mhz）——探头频率可变 宽频探头：发射时：有一很宽的频带范围，如2MHz——12MH 接收时：分三种情况
（1）选频接收：在接收回声中选择某一特定的中心频率，保证能达到所要求的诊断深度，尽可能选择较高频率的回砀，以获得最佳的图像质量
（2）动态接收：在接收时，随深度变化选取不同的频率，近场，中场达到好的分辨力和好的穿透力的要求
（3）宽频接收：接收所有频率的回声在中近场包含不同频率回声取中频，远场只保低频取高频，在远场由于高频成分衰减，只保留稍低频率的回声。
四、高频探头：
当频率在40MHz——100MHz范围时，称之为高频超声探头，主要用于皮肤成像，冠状动脉内成像及眼部成像，如：超声生物显微镜。
任何种类的探头晶片前面均有匹配层，探头匹配层可保护压电振子，减少声波的谐振，增加频宽，使声阻抗与皮肤相近，保证声波有效透入人体，保证纵向声波传播。
探头的压电振子保护层，振子引线，吸声层，探头及接插机构等是探头质量的重要因素。
五、振子数：
是超声探头的重要指标，也是决定整机具体使用结果的关键技术之一。
超声探头由若干振子（阵元）组成，并与一定数目的通道对应。振子数可用一定方法测得。阵元与振子通道的关系：一个阵元可以包括4～6个振子
如256振子只有64阵元，一个阵元包括4个振子，256振子可与256个采集通道对应也可与64采集通道对应，即256振子，64采集通道。
振子数多（包括128、256、512、1024振子及通道）理论上成像质量越好，高密集探头使声束扫描线密度高，多方向同时接收回声信号，不需要进行插补处理，图像细腻，分辩力好。
在数字化波束形成中，接收回声时全部振子及通道均起作用。
1什么是四维彩超胎儿写真
四维彩超胎儿写真是通过四维（动态三维）彩超记录胎宝宝在妈妈腹中的形态、表情、动作，给未出世的宝宝留下视频、影像作为永久留念，她记录下了人生最初的感动。在欧美、港澳，胎儿写真已经成为每个准妈妈为孩子留下的第一份珍贵的礼物，并且已经像婚纱摄影一样，从对时尚的追求逐渐变成人生的必须。
2医学超声影像工作原理解析：四维彩超与其他彩超的区别
二维彩超、三维彩超、四维彩超，统一采用的是超声波技术。超声波是声波的一种，它可以穿透液体，遇到组织会产生回波(回声)，不同的组织回声强度也不尽相同。根据这一特点，人们利用计算机收集这些回声，将其转化为图象显示在屏幕上，以此来观察人体内部脏器、血管以及胎儿。
二维超声，也就是我们通常说的B超，是超声波切面成像，图像是一个组织特定部位的断面，这种图象只有专业医生才能看得懂，它是由2个维度(X轴+Y轴)组成的平面，而三维超声是通过计算机的后期处理，在其垂直的面上加上Z轴，使之成为立体成像。
要让三维的超声波图像动起来，只要加上时间这个轴，就成为动态三维，也就是人们常说的四维彩超立体成像技术，而彩色也是人为加上去的伪彩色。这些都是现代高科技的计算机技术造福人类的成果。在医学上，它用于诊断人体器官的相关疾病，特别是对胎儿体表的立体成像有着无可比拟的独特优势，为给胎儿做写真提供了可能。
图像与实体表面基本一致，而且是彩色图像，便于普通人观察。通过四维彩超，我们能真切的看见宝宝在妈妈肚子里的模样。3四维彩超对宝宝是否有伤害
四维彩超室在三维彩超基础上加上时间轴，也叫实时三维彩超。利用二维超声，也就是我们通常所有的B超截面图实时合成三维影像。而超声检查是一种无创性检查。胎儿超声检查是一种间接的方法，不是直接检查胎儿，而是通过母体间接做检查，由于通常使用的B超仪器所发出的超声波是低强度的，对胎儿是没有任何危害的。4怎样才能拍出清晰可爱的四维彩超胎儿写真 其实拍出来的胎儿照片清晰与否，主要取决于胎位、胎儿面部前方的羊水量、是否有胎盘、脐带、肢体遮挡等因素，就好比我们平时照相一样，你背向镜头的时候就只能看到你的后背，你侧面对着镜头就只能看到侧脸，只有当你正面对着镜头的时候才可以看到完整的脸部；此外，如果你拿东西遮住脸蛋，当然也看不清整个脸部了。所以，是否能照出漂亮的胎儿脸部照片，还要BB的配合呢。不过，一般情况下，如果我们发现胎儿脸部显示不清，拍照效果不好的时候，都会轻轻推动一下胎儿，尽量让其转一个体位，如果BB睡着了，我们会建议孕妇到外面走动走动，然后回来再照一次。孕周越大，胎儿可以活动的空间越少，能在有限的检查时间内拍出好的照片的机会就越少；孕周过小的时候，胎儿有部分器官又未能显示清楚，宝宝在各个孕周的大小、形态、动作、表情都不一样，所以孕妈妈把握好照四维的最好时期。
5、多少周拍四维彩超最合适
我们建议怀孕16-35W之间都可以，如果赶到30W以前效果更好
不同的孕周孩子的表现是不一样的，就看您想给孩子留下什么样的留念了。16W-18W左右可以看到宝宝整个身体都在一个镜头的画面，宝宝的胳膊腿的活动情况都可以看得很清楚 20W-26W左右，这个时候宝宝已经长了一些肉肉，一个镜头下来可以看到宝宝大半个身体画面，表情也丰富了
26W以后，因为宝宝已经到大孕周了，一个镜头只能看到宝宝的局部了，这个时候肯定是以宝宝的头部为主，这时能看出宝宝长得像妈妈还是像爸爸喽，几乎和出生后没有区别了。
四维彩超能够多方位、多角度地观察宫内胎儿的生长发育情况，为早期诊断胎儿先天性体表畸形和先天性心脏疾病提供准确的科学依据。过去的B超设备只能检查胎儿的生理指标，而四维彩超还能对胎儿的体表进行检查，如唇裂，脊柱裂，大脑、肾、心脏、骨骼发育不良等，以便尽早的进行治疗。生个聪明健康的小宝宝，并且将宝宝的样子和动作制作成照片或VCD，让宝宝拥有最完整的0岁相册，这已经不再是幻想。
第三篇：双鉴探头开发项目总结报告
广东亚仿科技股份有限公司
双鉴探头开发项目总结报告
双鉴探头开发项目总结报告
一、工时使用情况
立项工时：1016.00小时 已用工时：1015.00小时 工时使用率：99.9%；
二、费用使用情况
立项费用：70263.00元； 支出费用：4500.00元； 剩余费用：65763.00元； 费用使用率：6.4％
三、项目进展情况
该项目对主要是为双鉴探头开发模具，已完成模具外型设计，并与厂家签订了外加工合同，由于各种原因，项目中止,但外型设计已评审通过。
产品工程部报警小组
2001/11/28
第四篇：修改浅谈医用超声探头的发展_V2
医用超声探头的研究进展
周锡明1，安玉林2，沙宪政3（1.岳阳市一人民医院 设备科，湖南 岳阳，414000 2.解放军四零一医院 医学工程室，山东 青岛，266071 3.中国医科大学 生物医学工程系，辽宁 沈阳，110001）
摘要：本文阐述了医用超声探头在医学超声设备的发展中的重要地位，同时从材料工艺，结构技术以及应用前景等方面分析了医用超声探头的发展现状和应用前景。
关键词：医学超声设备；医用超声探头；医学超声技术 中图分号类： 文献标识码：
文章编号：(以后添加)The Development of Medical Ultrasound Probe
Zhou Ximing1, An Yulin2, Sha Xianzheng3
(翻译上面的)Abstract: This paper analyzes the important status of medical ultrasonic probe in the development of ultrasonic equipment。At the same time，from the material technology，structure technology and application prospect，discussing the current status and future development of medical ultrasound probe.Key words: Medical ultrasonic equipment;Medical ultrasonic probe;Ultrasound technolog随着科技的进步，医用超声诊断设备朝宽频带化、数字化、多功能化、多维化、信息化发展。现今的超声诊断领域已出现了新的技术，像超声内窥镜，超声CT，多维超声，血管内超声等。20 世纪末超声检查已占据各类医学影像检查方式的四分之一[1]。
超声探头是在各类超声诊断设备中占有重要的位置，常被称为超声诊断仪的“眼睛”，它既能将高频电能变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，即具有超声发射和接收双重功能，其性能和品质直接影响整机的性能。了解超声探头的发展对了解医用超声诊断领域的发展具有重要的意义。
1医用超声探头的应用现状
超声诊断是一种无损伤、实时性好、无电离辐射、使用方便、低成本、适用范围广的影像诊断方法，尤其是现代各种新型超声诊断设备应用于临床以来，超声诊断技术在现代化医院内具有很重要的地位，国际公认，医学超声成像技术、X-CT、MRI及ECT是现代医学成像技术的四大医学影像技术，已广泛应用于心脏科、产科、眼科、肝、肾、胆囊及血管系统等。
医用超声探头作为医学超声成像系统中最为
关键的声学部件。医用超声探头的特性具有使用特性和声学特性两大方面，使用特性主要有工作频率、频带宽度、灵敏度、分辨率等。而声学特性是指探头中换能器的阻抗特性、频率特性、换能特性、暂态特性、辐射特性和吸收特性等。
医用超声探头的主要特性跟它的换能器有着重要的联系。目前超声成像设备上用得最多的医用超声探头是一维阵换能器，该换能器已被应用于体表、小组织、心脏、腹部、妇产科和眼科等部位的超声诊断中，根据人体不同部位及器官临床诊断的要求制成不同形状大小、不同阵元数和不同频率的一维阵换能器。一维阵换能器又常见为一维线阵和一维凸线阵，凸阵换能器具有线阵换能器可进行多段电子聚焦和机械扇扫换能器具有宽阔视野的优点，在临床中得到了广泛的应用。
相控阵换能器常用于心脏功能超声诊断，心脏功能超声诊断由于受肋骨的限制，换能器不能像其他换能器一样随意移动，相控阵换能器采用实现顺序变角度扫描，临床应用中一些成像系统也有使用一些高性能换能器来做心脏功能超声诊断。对于心脏超声诊断的另一种形式为避开肋骨的影响，采用经食道心脏超声成像系统，该系统中换能器在平行或垂直于换能器平面的两个方向控制移动，以达到从心脏侧后方进行超声检查的最佳位置。
机械扇扫换能器常与内窥镜技术结合用于胃
肠道疾病诊断，也可用于外周血管、冠状动脉等诊断；单阵元凹面圆形换能器一般常应用于眼科成像；目前已有部分采用压电复合材料的宽频带换能器应用在临床多频率成像和谐波成像；采用压电单晶材料制作的高频换能器有的也应用于眼科超声成像中，用于妇产科、心脏等部位的超声成像系统有的也采用二维面阵换能器进行三维成像。
总之，由于超声医学工程技术的进步，超声探头由原来体外用的长形、圆形、凸形发展到各种腔内探头、管内探头，尤其是将数毫米直径的微型导管探头置于内窥镜的顶端或直接导入管腔，可以介入到腔内和血管内，甚至心脏冠状动脉内进行诊断以及辅助治疗。
2医用超声探头的关键技术和发展
目前，医用探头种类繁多，其性能也不尽相同。但是其基本结构是类似的，探头由插头、压电振子、声透镜、匹配层、吸声块、支撑架、声头外壳和电缆线构成。其中由压电振子、匹配层、声透镜和吸声块组成的医学超声换能器是是医疗超声系统中最为核心的声学部件，其研制理论及技术涉及到声学、信息、电子、材料、物理等多个领域。2.1从材料发展方面来讲
压电振子是探头中最重要的部件，是一个可逆的机电换能系统。压电陶瓷是目前应用最广泛的压电材料[2]。其具有机电转换效率高、易与电路匹配、性能稳定、易加工和成本低等优点得到广泛应用。同时，压电陶瓷材料也存在声特性阻抗高，不易与人体软组织及水的声阻抗匹配；机械品质因数高，带宽窄；脆性大、抗张强度低、大面积元件成型较难及超薄高频换能器不易加工等缺陷。
在20世纪90年代取得突破性进展的是弛豫型铁电压电单晶[3]。2004 年，飞利浦将压电单晶（PMN-PT）应用到X7-2面阵换能器上，图像质量有了突破性提高。
基于锆钛酸铅（PZT）陶瓷的压电复合材料，是将压电陶瓷和高分子材料按一定的连通方式、一定的体积比例和一定的空间几何分布复合而成，其机电耦合系数高、声阻抗较低且易加工成型，在医用超声换能器中应用较多的是 1-3 型和 2-2 型[4]，其中1-3 型复合材料具有高灵敏度、低声特性阻抗、较低的机械品质因数和容易加工成型等特性[5]。复合材料超声换能器可实现多频率成像、谐波成像和其他非线性成像，其性能明显优于普通压电陶瓷材料制作的换能器。部分谐波成像系统中采用复合材料制作的宽频带换能器，并应用于临床。如Odile Clade 等人用1-3型复合材料研制了中心频率为 3.5 MHz 凸阵和7 MHz 线阵相比陶瓷换能器带宽增加了15%~25%[6]。T.R.Shrout 等人使用细颗粒压电陶瓷制作2-2 型在高频超声换能器中有着很好的应用前景[7]。
压电材料未来的发展趋势是复合化、功能特殊化、性能极限化和结构微型化，最近一个阶段的发展方向集中在: 高居里温度压电材料、细晶粒压电陶瓷、无铅压电材料三个方面[8-9]。2.2 从结构技术方面来讲
传统压电超声换能器，均是基于压电振子、匹配层、背衬等核心结构[10]，然而传统换能器的设计及工艺，已经难以满足探头微型化、集成精密化的发展趋势。
近年来国际上有研究者利用由集成半导体工艺衍生而来的 MEMS（Microfabrication Process）微加工工艺，开发了一类新型的医用超声换能器: 微加工超声换能器（Micromachined Ultrasonic Transducers，MUTs）。MUTs 利用微薄膜的弯曲振动发射和接收超声波，省却了传统换能器中的匹配层和背衬。根据机电转换机制的不同，MUTs 可以进一步划分为电容式 cMUT（capacitive MUT）和压电式 pMUT（pie-zoelectric MUT）两种。cMUT 最大的优势在于超宽的频带宽度[11]，其应用大规模集成电路的制作技术，以硅材料为衬底，上面生长一层中间留有空隙的支撑体，然后在支撑体上覆盖一层薄膜，这样薄膜和硅体之间就形成了一层空气隙，在薄膜和硅体上分别加以金属电极，就形成一个具有振动薄膜的电容式超声换能器。cMUT具有灵敏度高、带宽宽、易于制造、尺寸小，工作温度范围宽及易于实现电子集成等优点。而pMUT 是集压电薄 / 厚膜技术和硅微加工技术于一体，利用振膜的弯曲振动模式发射和接收超声波的器件[12]。从而从结构上不断创新。医用超声探头的应用发展前景
3.1与光学集成应用
医用超声内窥镜以电子内窥镜系统为基础，将超声换能器经由电子内窥镜活检通道伸入体腔，接近目标器官，既可以直接观察粘膜表面的病变，还可以通过超声扫描获得器官管壁断层的组织特征，不但扩大了普通内窥镜的诊断范围，而且提高了普通内窥镜的诊断能力。医用超声内窥镜是电子内窥镜技术与超声传感技术，微机电技术，现代计算机技术等高新技术的不断发展和融合的产物，是当前应用前景非常广阔的医疗仪器之一。
随着内窥镜在医学临床的普及应用，更加现代化，合理化，人性化，智能化的内窥镜设计与制造，显得尤为重要。超声内窥镜的探头细径化，变频，兼容性强以及图像处理自动化的发展进程中同时对医用超声探头的制作提出了新的要求，主要表现在细径、高频以及变频技术。3.2与导管介入手术集成医用
冠状动脉造影（CAG）是一种安全可靠的有创诊断技术，现已越来越多地被临床所接受，曾一度被认为是诊断冠心病的金标准。但是CAG只能显示血管长轴的管腔投影影像，无法分清管腔的实际形态，对病变位于腔内或壁内无法区别，更无法了解斑块的组织特性。随着PCI的发展，介入医师需要对冠脉内的解剖结构及病理生理状况进行全面的了解以指导介入治疗，单纯冠脉造影已不能完全满足临床的需要，而血管内超声（IVUS）是无创性的超声技术和有创性的导管技术结合起来的新的诊断方法，准确掌握血管的管壁和狭窄程度。它对冠脉进行切面显像，不仅可观察到管壁结构和管腔形态，还可准确地测量血管直径、管腔面积和斑块面积，明确斑块的性质和偏心程度，明确血管造影中等程度冠脉狭窄病变的性质、严重性和稳定性，指导进一步的治疗，已被广泛应用于临床。
血管内超声探头大致划分为机械旋转型单探头和电子扫描阵列式探头[13]两种。机械旋转型式是将装载有单晶体的转换器设计在外鞘内，利用一个灵活的传动轴带动转换器发生机械旋转获取图像。电子扫描阵列式通过由多个阵元呈环形排列在导管顶端，通过电子开关的逐次连续激励，从而获得
360°横断面图像。
IVUS已被广泛应由于临床，但它还存在一定的局限性。IVUS成像中的伪像使近场图像变得模糊，从而使超声导管的大小较其实际大小增大。超声导管与血管长轴不垂直会导致图像的几何形状失真。超声导管的大小也限制了其在严重狭窄病变中的使用。相控阵探头具有较机械探头更小的外直径，但是其分辨率明显低于机械探头，影响成像质量。3.3三维实时动态成像
与传统二维超声成像相比，三维超声成像具有图像显示直观、能得到靶标的容积、面积等的精确测量结果和可以缩短医师诊断需要的时间等优点，三维超声成像一直是当前应用及开发的焦点。
目前，主要有两种获取三维超声图像的方法。一种是利用现有的一维相控线阵获取一系列空间位置已知的二维超声图像，然后再对获得的图像进行三维重建，获取二维图像主要通过机械驱动扫查法和磁场空间定位扫查法。
另外一种是利用二维面阵探头控制超声波束在三维空间的偏转方向进行聚焦，获得实时三维空间数据，然后重建得到三维图像。所以面阵换能器即多维高密度超声换能器的研制引起了人们的极大兴趣。目前用于临床的商业化面阵探头，主要采用单晶材料，然而研制面阵换能器存在着很多技术难题[14]，如灵敏度低、阵元引线复杂、系统发射/接收通道数等问题。心脏实时三维超声成像技术正在逐步发展中。
3.4高频探头的高速发展
因医学成像对更高分辨率的追求，使得高频超声（≥20 MHz）成像成为一个研究热点。在皮肤科、口腔科、眼科、肌肉骨骼系统疾病的诊断，以及小动物活体成像等领域得到广泛应用。此外，超高频（≥50 MHz）超声可以有效地诊断青光眼和眼部肿瘤。美国南加州大学 NIH 医学超声换能器技术中心在该领域处于领先地位，Shung K． K 教授领导的团队研制了多种高频超声换能器，例如中心频率为 67MHz 和 100 MHz 的 32 阵元超声换能器阵列[15]。加拿大 Sunnybrook 研究中心 S． Foster 教授领导的团队，研制了（30 ～ 80）MHz 高频超声换能器。美国Volcano 生产的 Revolution 心血管内导管系统，使用了中心频率为
MHz 的相控阵。美国 Boston Sci-entific 研制了含有 40 MHz 机械旋转超声换能器的iCross 心血管内导管超声系统[15]。结束语
医学超声成像技术已在临床上得到广泛应用，作为超声成像系统核心部件的换能器研发在不断进行中。从当初的频带较窄的压电陶瓷换能器，发展到目前部分应用于临床的穿透深、信噪比高的压电单晶换能器、三维成像换能器和广泛应用于临床的宽频带换能器。宽频带、多维高密度、高频、微型化腔内集成探头和环境友好是未来超声换能器发展的主要方向。医学超声技术的发展使得超声成像成为临床诊断领域的重要组成部分。
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第五篇：焊缝探伤超声波探头的选择方案参考
焊缝探伤超声波探头的选择方案参考
编号被测工件厚度选择探头和斜率选择探头和斜率 14—5mm6×6 K3 不锈钢：1.25MHz 铸铁：0.5—2.5 MHz 普通钢：5MHz 26—8mm8×8 K3 39—10mm9×9 K3 411—12mm9×9 K2.5 513—16 mm9×9 K2 617—25 mm13×13 K2 726—30 mm13×13 K2.5 831—46 mm13×13 K1.5 947—120 mm13×13(K2—K1)10121—400 mm18×18(K2—K1)20×20(K2—K1)超声波探伤在无损检测焊接质量中的作用
焊缝检验方法: 1,外观检查.2,致密性试验和水压强度试验.3,焊缝射线照相.4,超声波探伤.5,磁力探伤.6,渗透探伤.关于返修规定:具体情况具体对待,总之要力争减少返修次数 在厂房建设及设备安装中大量使用钢结构，钢结构的焊接质量十分重要，无损检测是保证钢结构焊接质量的重要方法。
无损检测的常规方法有直接用肉眼检查的宏观检验和用射线照相探伤、超声波探伤、磁粉探伤、渗透探伤、涡流探伤等仪器检测。肉眼宏观检测可以不使用任何仪器和设备，但肉眼不能穿透工件来检查工件内部缺陷，而射线照相等方法则可以通过各种各样的仪器或设备来进行检测，既可以检查肉眼不能检查的工件内部缺陷，也可以大大提高检测的准确性和可靠性。至于用什么方法来进行无损检测，这需根据工件的情况和检测的目的来确定。
那么什么又叫超声波呢？声波频率超过人耳听觉，频率比20千赫兹高的声波叫超声波。用于探伤的超声波，频率为0.4-25兆赫兹，其中用得最多的是1-5兆赫兹。利用声音来检测物体的好坏，这种方法早已被人们所采用。例如，用手拍拍西瓜听听是否熟了；医生敲敲病人的胸部，检验内脏是否正常；用手敲敲瓷碗，看看瓷碗是否坏了等等。但这些依靠人的听觉来判断声响的检测法，比声响法要客观和准确，而且也比较容易作出定量的表示。由于超声波探伤具有探测距离大，探伤装置体积小，重量轻，便于携带到现场探伤，检测速度快，而且探伤中只消耗耦合剂和磨损探头，总的检测费用较低等特点，目前建筑业市场主要采用此种方法进行检测。下面介绍一下超声波探伤在实际工作中的应用。
接到探伤任务后，首先要了解图纸对焊接质量的技术要求。目前钢结构的验收标准是依据GB50205-95《钢结构工程施工及验收规范》来执行的。标准规定：对于图纸要求焊缝焊接质量等级为一级时评定等级为Ⅱ级时规范规定要求做100%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为二级时评定等级为Ⅲ级时规范规定要求做20%超声波探伤；对于图纸要求焊缝焊接质量等级为三级时不做超声波内部缺陷检查。
在此值得注意的是超声波探伤用于全熔透焊缝，其探伤比例按每条焊缝长度的百分数计算，并且不小于200mm。对于局部探伤的焊缝如果发现有不允许的缺陷时，应在该缺陷两端的延伸部位增加探伤长度，增加长度不应小于该焊缝长度的10%且不应小于200mm，当仍有不允许的缺陷时，应对该焊缝进行100%的探伤检查，其次应该清楚探伤时机，碳素结构钢应在焊缝冷却到环境温度后、低合金结构钢在焊接完成24小时以后方可进行焊缝探伤检验。另外还应该知道待测工件母材厚度、接头型式及坡口型式。截止到目前为止我在实际工作中接触到的要求探伤的绝大多数焊缝都是中板对接焊缝的接头型式，所以我下面主要就对焊缝探伤的操作做针对性的总结。一般地母材厚度在8-16mm之间，坡口型式有I型、单V型、X型等几种形式。在弄清楚以上这此东西后才可以进行探伤前的准备工作。
在每次探伤操作前都必须利用标准试块(CSK-IA、CSK-ⅢA)校准仪器的综合性能，校准面板曲线，以保证探伤结果的准确性。
1、探测面的修整：应清除焊接工作表面飞溅物、氧化皮、凹坑及锈蚀等，光洁度一般低于▽4。焊缝两侧探伤面的修整宽度一般为大于等于2KT+50mm，(K:探头K值，T：工件厚度)。一般的根据焊件母材选择K值为2.5探头。例如：待测工件母材厚度为10mm,那么就应在焊缝两侧各修磨100mm。
2、耦合剂的选择应考虑到粘度、流动性、附着力、对工件表面无腐蚀、易清洗，而且经济，综合以上因素选择浆糊作为耦合剂。
3、由于母材厚度较薄因此探测方向采用单面双侧进行。
4、由于板厚小于20mm所以采用水平定位法来调节仪器的扫描速度。
5、在探伤操作过程中采用粗探伤和精探伤。为了大概了解缺陷的有无和分布状态、定量、定位就是精探伤。使用锯齿形扫查、左右扫查、前后扫查、转角扫查、环绕扫查等几种扫查方式以便于发现各种不同的缺陷并且判断缺陷性质。
6、对探测结果进行记录，如发现内部缺陷对其进行评定分析。焊接对头内部缺陷分级应符合现行国家标准GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级》的规定，来评判该焊否合格。如果发现有超标缺陷，向车间下达整改通知书，令其整改后进行复验直至合格。
一般的焊缝中常见的缺陷有：气孔、夹渣、未焊透、未熔合和裂纹等。到目前为止还没有一个成熟的方法对缺陷的性质进行准确的评判，只是根据荧光屏上得到的缺陷波的形状和反射波高度的变化结合缺陷的位置和焊接工艺对缺陷进行综合估判。
对于内部缺陷的性质的估判以及缺陷的产生的原因和防止措施大体总结了以下几点：
1、气孔：
单个气孔回波高度低，波形为单缝，较稳定。从各个方向探测，反射波大体相同，但稍一动探头就消失，密集气孔会出现一簇反射波，波高随气孔大小而不同，当探头作定点转动时，会出现此起彼落的现象。
产生这类缺陷的原因主要是焊材未按规定温度烘干，焊条药皮变质脱落、焊芯锈蚀，焊丝清理不干净，手工焊时电流过大，电弧过长；埋弧焊时电压过高或网络电压波动太大；气体保护焊时保护气体纯度低等。如果焊缝中存在着气孔，既破坏了焊缝金属的致密性，又使得焊缝有效截面积减少，降低了机械性能，特别是存链状气孔时，对弯曲和冲击韧性会有比较明显降低。防止这类缺陷防止的措施有：不使用药皮开裂、剥落、变质及焊芯锈蚀的焊条，生锈的焊丝必须除锈后才能使用。所用焊接材料应按规定温度烘干，坡口及其两侧清理干净，并要选用合适的焊接电流、电弧电压和焊接速度等。
2、夹渣：
点状夹渣回波信号与点状气孔相似，条状夹渣回波信号多呈锯齿状波幅不高，波形多呈树枝状，主峰边上有小峰，探头平移波幅有变动，从各个方向探测时反射波幅不相同。
这类缺陷产生的原因有：焊接电流过小，速度过快，熔渣来不及浮起，被焊边缘和各层焊缝清理不干净，其本金属和焊接材料化学成分不当，含硫、磷较多等。
防止措施有：正确选用焊接电流，焊接件的坡口角度不要太小，焊前必须把坡口清理干净，多层焊时必须层层清除焊渣；并合理选择运条角度焊接速度等。
3、未焊透：
反射率高，波幅也较高，探头平移时，波形较稳定，在焊缝两侧探伤时均能得到大致相同的反射波幅。这类缺陷不仅降低了焊接接头的机械性能，而且在未焊透处的缺口和端部形成应力集中点，承载后往往会引起裂纹，是一种危险性缺陷。
其产生原因一般是：坡口纯边间隙太小，焊接电流太小或运条速度过快，坡口角度小，运条角度不对以及电弧偏吹等。
防止措施有：合理选用坡口型式、装配间隙和采用正确的焊接工艺等。
4、未熔合：
探头平移时，波形较稳定，两侧探测时，反射波幅不同，有时只能从一侧探到。
其产生的原因：坡口不干净，焊速太快，电流过小或过大，焊条角度不对，电弧偏吹等。防止措施：正确选用坡口和电流，坡口清理干净，正确操作防止焊偏等。
5、裂纹：
回波高度较大，波幅宽，会出现多峰，探头平移时反射波连续出现波幅有变动，探头转时，波峰有上下错动现象。裂纹是一种危险性最大的缺陷，它除降低焊接接头的强度外，还因裂纹的末端呈尖销的缺口，焊件承载后，引起应力集中，成为结构断裂的起源。裂纹分为热裂纹、冷裂纹和再热裂纹三种。热裂纹产生的原因是：焊接时熔池的冷却速度很快，造成偏析；焊缝受热不均匀产生拉应力。防止措施：限制母材和焊接材料中易偏析元素和有害杂质的含量，主要限制硫含量，提高锰含量；提高焊条或焊剂的碱度，以降低杂质含量，改善偏析程度；改进焊接结构形式，采用合理的焊接顺序，提高焊缝收缩时的自由度。冷裂纹产生的原因：被焊材料淬透性较大在冷却过程中受到人的焊接拉力作用时易裂开；焊接时冷却速度很快氢来不及逸出而残留在焊缝中，氢原子结合成氢分子，以气体状态进到金属的细微孔隙中，并造成很大的压力，使局部金属产生很大的压力而形成冷裂纹；焊接应力拉应力并与氢的析集中和淬火脆化同时发生时易形成冷裂纹。防止措施：焊前预热，焊后缓慢冷却，使热影响区的奥氏体分解能在足够的温度区间内进行，避免淬硬组织的产生，同时有减少焊接应力的作用；焊接后及时进行低温退火，去氢处理，消除焊接时产生的应力，并使氢及时扩散到外界去；选用低氢型焊条和碱性焊剂或奥氏体不锈钢焊条焊丝等，焊材按规定烘干，并严格清理坡口；加强焊接时的保护和被焊处表面的清理，避免氢的侵入；选用合理的焊接规范，采用合理的装焊顺序，以改善焊件的应力状态。
超声波探伤仪原理：
超声波探伤仪原理运用超声检测的方法来检测的仪器称之为超声波探伤仪。超声波探伤仪原理是：超声波在被检测材料中传播时,材料的声学特性和内部组织的变化对超声波的传播产生一定的影响，超声波探伤仪原理是通过对超声波受影响程度和状况的探测了解材料性能和结构变化的技术称为超声检测。超声波探伤仪原理的超声检测方法通常有穿透法、脉冲反射
法、串列法等。
声波探伤仪的种类繁多，但在实际的探伤过程，超声波探伤仪原理脉冲反射式超声波探伤仪应用的最为广泛。超声波探伤仪原理一般在均匀的材料中，缺陷的存在将造成材料的不连续，超声波探伤仪原理这种不连续往往又造成声阻抗的不一致，超声波探伤仪原理由反射定理我们知道，超声波在两种不同声阻抗的介质的交界面上将会发生反射，超声波探伤仪原理反射回来的能量的大小与交界面两边介质声阻抗的差异和交界面的取向、大小有关。超声波探伤仪原理的脉冲反射式超声波探伤仪就是根据这个原理设计的。
超声波探伤仪原理目前便携式的脉冲反射式超声波探伤仪大部分是A扫描方式的，超声波探伤仪原理所谓A扫描显示方式即显示器的横坐标是超声波在被检测材料中的传播时间或者传播距离，超声波探伤仪原理纵坐标是超声波反射波的幅值。譬如，在一个钢工件中存在一个缺陷，由于这个缺陷的存在，造成了缺陷和钢材料之间形成了一个不同介质之间的交界面，交界面之间的声阻抗不同，当发射的超声波遇到这个界面之后，就会发生反射反射回来的能量又被探头接受到，在显示屏幕中横坐标的一定的位置就会显示出来一个反射波的波形，横坐标的这个位置就是缺陷在被检测材料中的深度。这个反射波的高度和形状因不同的缺陷而不同，反映了缺陷的性质
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