医用超声换能器的工作原理

医用超声换能器是医学影像诊断中常用的一种器械设备，用于产生和接收超声波信号，通过对人体内部组织的超声波传播和反射来获取图像信息。它的工作原理主要分为两个方面：超声波的发射和接收。

超声波的发射是指换能器将电能转化为机械振动能，并通过介质（通常是凝胶）将机械能传导到被测体组织中。换能器的发射部分是由压电晶体构成的，晶体的两面分别涂有电极。当外加电压施加于换能器时，晶体会发生压电效应，即晶体被压缩或拉伸时会产生电荷分布紊乱。这种电荷的分布紊乱导致晶体内产生电场变化，进而使晶体发生振动。换能器通过由电信号控制的压电晶体的机械振动，产生高频声波。

超声波的接收是指换能器将接收到的超声波信号转化为电能。当超声波在被测组织中传导过程中遇到边界面时，一部分能量被反射回换能器。这时，换能器的接收部分起到探测的作用。晶体在受到机械振动时，会发生压电效应，即晶体内电荷分布的变化会引起电场的变化。这些变化可以通过电极连接导线，转化为电信号，并通过电缆传递到信号处理系统中进行处理和解码，最终形成图像。

在超声波传播的过程中，超声波的速度和传播路径是与物质的声阻抗有关的。声阻抗是指声波在介质中传递时所遇到的阻碍。为了提高超声波传播的能力，医用超声换能器使用凝胶来消除超声波与肌肉之间的空气隔离，从而减少声阻抗降低信号的反射。

总之，医用超声换能器的工作原理基于压电晶体的压电效应，通过电信号的控制产生高频声波并传输到被测组织中，同时接收从被测组织中反射回来的超声波信号并将其转化为电信号供后续处理和图像生成。