一种二维面阵超声换能器的制作方法

本申请涉及声学成像系统的超声换能器，尤其涉及一种二维面阵超声换能器。

背景技术：

1、超声换能器种类较多，按照不同的能量转换原理以及换能材料分为磁致伸缩换能器、压电超声换能器、电容换能器等等，其中压电式超声换能器由于具有易成型、易加工、结构清晰简单、易激励等特点，其理论分析和实际应用最为广泛。

2、压电式超声换能器的每一个阵元都包括声透镜、声学匹配层、压电材料、fpc电路板、背衬层、灌封胶等，其中用于产生和接收超声波的核心部件是压电层，压电层两端都安装有电极，两个电极与外电路相连。

3、一维线阵换能器是是由排列成一排的多个阵元组成，实际应用时由若干个阵元形成子阵，每个子阵形成一个波束，顺序变换子阵，形成波束扫描。

4、二维面阵超声换能器常用二维矩形阵列。而现阶段在制作二维面阵超声换能器时，存在两个要求非常高的技术难关：阵元切割技术和阵元电子连接技术。

5、二维面阵超声换能器中阵元切割技术和阵元电子连接技术的技术难度大、制作成本高是目前亟待解决的问题。

6、公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术提到的技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本申请提供一种二维面阵超声换能器，所述二维面阵超声换能器的阵原数为m×n，所述二维面阵超声换能器包括：绝缘外壳和一维线阵超声探头，所述一维线阵超声探头的数量为n个，构成一维线阵超声探头集合{u1，u2，……，un}，所述绝缘外壳内的底部设置有数量为n个的卡槽，构成卡槽集合{c1，c2，……，cn}，所述卡槽的尺寸与所述一维线阵超声探头的尺寸相匹配，所述卡槽与所述一维线阵超声探头卡接，所述一维线阵超声探头的阵元数为m，卡槽集合{c1，c2，……，cn}中所有卡槽的长边均与所述绝缘外壳的短边平行，卡槽集合{c1，c2，……，cn}中所有卡槽的短边均位于同一条直线，卡槽集合{c1，c2，……，cn}中所有卡槽形成的外轮廓与绝缘外壳的内壁之间设置有布线预留空间，所述一维线阵超声探头包括引出线缆，n个所述一维线阵超声探头的引出线缆构成引出线缆集合{l1，l2，……，ln}，所述引出线缆沿布线预留空间进行排布，引出线缆集合中的所有线缆合并为总线缆，所述绝缘外壳顶部开设有线缆衬套，所述总线缆通过所述线缆衬套引出。

2、优选的，所述绝缘外壳、卡槽、一维线阵超声探头以及线缆通过灌封胶进行固定。

3、优选的，所述绝缘外壳的内壁上还设置有金属板障，所述金属板障为所述绝缘外壳内衬。

4、优选的，所述卡槽按照c1、c2、……、cn的顺序从左至右依次排列设置在绝缘外壳内部，卡槽cj用于固定一维线阵超声探头uj，其中，1≤j≤n且j为自然数；

5、当j≤n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿卡槽cj的一侧引出，并沿顺时针方向在布线预留空间内围绕一维线阵超声探头绕行，并将全部线缆lj合并为第一线缆从卡槽cj的另一侧向上引出；

6、当j>n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿卡槽cj的另一侧引出，并沿顺时针时针方向在布线预留空间内围绕一维线阵超声探头绕行，并将全部线缆lj合并为第二线缆从卡槽cj的一侧引出；

7、将第一线缆和第二线缆合并为总线缆通过所述线缆衬套引出。

8、优选的，所述绝缘外壳包括可拆卸连接的绝缘底板、绝缘盒体、绝缘盒盖，所述线缆衬套设置在所述绝缘盒盖中心位置，所述绝缘底板和绝缘盒体为一体式。

9、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本申请实施例提供的一种二维面阵超声换能器，通过将n个阵原数为m的一维线阵超声探头并行排列，形成二维面阵超声换能器，解决二维面阵超声换能器阵元切割和接线问题，降低二维面阵超声换能器制作成本和制作难度。

技术特征：

1.一种二维面阵超声换能器，其特征在于，所述二维面阵超声换能器的阵元数为m×n，所述二维面阵超声换能器包括：绝缘外壳和一维线阵超声探头，所述一维线阵超声探头的数量为n个，构成一维线阵超声探头集合{u1，u2，……，un}，所述绝缘外壳内的底部设置有数量为n个的卡槽，构成卡槽集合{c1，c2，……，cn}，所述卡槽的尺寸与所述一维线阵超声探头的尺寸相匹配，所述卡槽与所述一维线阵超声探头卡接，所述一维线阵超声探头的阵元数为m，卡槽集合{c1，c2，……，cn}中所有卡槽的长边均与所述绝缘外壳的短边平行，卡槽集合{c1，c2，……，cn}中所有卡槽的短边均位于同一条直线，卡槽集合{c1，c2，……，cn}中所有卡槽形成的外轮廓与绝缘外壳的内壁之间设置有布线预留空间，所述一维线阵超声探头包括引出线缆，n个所述一维线阵超声探头的引出线缆构成引出线缆集合{l1，l2，……，ln}，所述引出线缆沿布线预留空间进行排布，引出线缆集合中的所有线缆合并为总线缆，所述绝缘外壳顶部开设有线缆衬套，所述总线缆通过所述线缆衬套引出。

2.根据权利要求1所述的一种二维面阵超声换能器，其特征在于，所述绝缘外壳、卡槽、一维线阵超声探头以及线缆通过灌封胶进行固定。

3.根据权利要求1所述的一种二维面阵超声换能器，其特征在于，所述绝缘外壳的内壁上还设置有金属板障，所述金属板障为所述绝缘外壳内衬。

4.根据权利要求1所述的一种二维面阵超声换能器，其特征在于，所述卡槽按照c1、c2、……、cn的顺序从左至右依次排列设置在绝缘外壳内部，卡槽cj用于固定一维线阵超声探头uj，其中，1≤j≤n且j为自然数。

5.根据权利要求4所述的一种二维面阵超声换能器，其特征在于，当j≤n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿卡槽cj的一侧引出，并沿顺时针方向在布线预留空间内围绕一维线阵超声探头绕行，并将全部线缆lj合并为第一线缆从卡槽cj的另一侧向上引出。

6.根据权利要求5所述的一种二维面阵超声换能器，其特征在于，当j>n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿卡槽cj的另一侧引出，并沿顺时针时针方向在布线预留空间内围绕一维线阵超声探头绕行，并将全部线缆lj合并为第二线缆从卡槽cj的一侧引出。

7.根据权利要求6所述的一种二维面阵超声换能器，其特征在于，将第一线缆和第二线缆合并为总线缆通过所述线缆衬套引出。

8.根据权利要求1所述的一种二维面阵超声换能器，其特征在于，所述绝缘外壳包括可拆卸连接的绝缘底板、绝缘盒体、绝缘盒盖，所述线缆衬套设置在所述绝缘盒盖中心位置，所述绝缘底板和绝缘盒体为一体式。

技术总结
本申请涉及一种二维面阵超声换能器，包括：绝缘外壳和一维线阵超声探头，一维线阵超声探头的数量为N个，绝缘外壳内的底部设置有数量为N个的卡槽，卡槽的尺寸与一维线阵超声探头的尺寸相匹配，卡槽与一维线阵超声探头卡接，所有卡槽的长边均与绝缘外壳的短边平行，所有卡槽的短边均位于同一条直线，卡槽与绝缘外壳之间设置有布线预留空间，一维线阵超声探头包括引出线缆，引出线缆沿布线预留空间进行排布并合并为总线缆通过线缆衬套引出，通过将N个阵元数为M的一维线阵超声探头平行排列，形成二维面阵超声换能器，解决二维面阵超声换能器阵元切割和接线问题，降低二维面阵超声换能器制作成本和制作难度。

技术研发人员：王小军,向佳旋,蒋雯
受保护的技术使用者：北京清湃科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12