二、超声波的发射与接收

医用超声仪器中，超声探头是产生超声波的声源，又称为超声换能器，其工作原理系利用压电元件所产生的压电效应。压电效应指在力的作用下，压电元件的两个相对表面上会产生电场，其符号正、负相反，称为正压电效应。所加的力愈大，电场强度愈大，反之则小。而在电场作用下，压电元件亦可产生如同外力作用下的改变，或增厚，亦可减薄，称为逆压电效应。所加的电场强度愈大，压电元件厚薄的变化愈大。

超声波的发射与接收，正是通过压电元件来完成电声的转换作用。压电元件采用了正压电效应，将来自人体中的声压转变为电压。采用了逆压电效应，将电压转变为声压，并向人体发射。具有压电效应的材料很多，包括天然单晶体、压电陶瓷、压电高分子聚合材料，其中，以锆钛酸铅为代表的压电陶瓷临床应用最广泛。新型压电材料的创新研究包括无铅压电陶瓷、弛豫单晶体等方面，部分已在临床使用。

从声源发出的声束各处宽度不等。以平面圆形超声探头为例（图1-3），在邻近探头的一段距离内，束宽几乎相等，称为近场区，近场区为一复瓣区，此区内声强分布起伏较大；远方为远场区，声强分布相对均匀，但是声束增宽，逐渐扩散。远场区声束扩散程度的大小与声源的半径及超声波长相关。平面型声源无论在近场区还是在远场区束宽均嫌过大，使图像质量下降，故需加用声束聚焦技术，球面凹曲探头或在探头前加置声透镜可以对声束进行聚焦。

图1-3　声束的增强与聚焦

A.平面圆形探头的近场与远场；B.球面凹曲探头可对声束进行聚焦（d代表光速半径）。