Page 103 - 无损检测2022年第一期
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张   浩, 等:

   基于 PMN-PT 单晶材料的医用超声相控阵换能器设计

       采用串联电感调谐的低电容同轴电缆来匹配单
   晶阵列的高阻抗。采用 5072PR 型脉冲信号源对该
   单晶阵列进行回波性能分析, 其水中响应测试结果
   ( 64 个基元测试) 如图 4 所示。







                                                             图 6 PZT 阵列换能器获得的超声图像

                                                     2  结论

                                                        选取 PMN-32%PT ( 001 ) 单晶材料, 采用两匹配
                                                     层结构进行换能器设计, 并根据设计制作样品换能

                                                     器。得到的换能器中心频率约为 2.6 MHz , -6dB
                                                     带宽为 80% 以上, 可用于对心脏疾病的显像诊断。
                                                     参考文献:


                                                     [ 1 ]  CROSSLE.Relaxorferroelectrics [ J ] .Ferroelectrics ,
                                                         1987 , 76 ( 1 ): 241-267.
                                                     [ 2 ]   张章 . 弛豫铁电单晶 PMNT 在医用相控阵超声换能器
                                                          中的应用研究[ D ] . 上 海: 中 国 科 学 院 大 学( 中 国 科 学
         图 4  医用相控阵换能器水中响应测试结果
                                                          院上海硅酸盐研究所), 2018.
                    ( 64 个基元测试)

                                                     [ 3 ]  KINGON A I , CLARK J B.Sinterin g of PZT
       制作 的 医 用 相 控 阵 单 晶 换 能 器 中 心 频 率 为
                                                         ceramics : I , atmos p here control [ J ] .Journalofthe

   2.68MHz , 带宽约为 83% , 具有较高的灵敏度和较                        AmericanCeramicSociet y , 1983 , 66 ( 4 ): 253-256.



   好的阵元一致性。                                          [ 4 ]  SERVICE R F.Sha p e-chan g in g cr y stals g etshiftier
   1.4  超声图像评估                                            [ J ] .Science , 1997 , 275 ( 8 ): 1878.

     PMN-PT 单晶和 PZT 陶瓷阵列换能器获得的                       [ 5 ]  YIN Z W , LUO H S , WANG P C , etal.Growth ,





                                                         characterizationandp ro p ertiesofrelaxorferroelectric
   超声图像如图 5 , 6 所示, 在组织谐波模式下, PMN-
                                                          PMN-PTsin g lecr y stals [ J ] .Ferroelectrics , 1999 , 229
   PT 换能器得到的二维图像具有更好的穿透力、 分
                                                          ( 1 ): 207-216.
   辨率以及对比度。
                                                     [ 6 ]  ZHANGZ , XU JL , YANG L L , etal.Desi g nand

                                                         com p arison of PMN-PT sin g le cr y stals and PZT

                                                         ceramics based medical p hased arra y ultrasonic

                                                         transducer [ J ] .Sensorsand Actuators A : Ph y sical ,
                                                         2018 , 283 : 273-281.
                                                     [ 7 ]   栾桂冬, 张金铎, 王仁乾 . 压电换能器和换能器阵[ M ] .
                                                          北京: 北京大学出版社, 2005.

                                                     [ 8 ]  ZHOU Q F , LAM K H , ZHENG H R , et al.

                                                          Piezoelectricsin g lecr y stalultrasonictransducersfor

                                                         biomedicala pp lications [ J ] .Pro g ress in Materials
         图 5 PMN-PT 阵列换能器获得的超声图像
                                                         Science , 2014 , 66 : 87-111.


                                                                                                5
                                                                                               6
                                                                             2022 年 第 44 卷 第 1 期
                                                                                      无损检测
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