換能器

換能器，是指電能和聲能相互轉(zhuǎn)換的器件。在回聲測深儀、多普勒計程儀和聲相關(guān)計程儀中使用。將電能轉(zhuǎn)換成聲能的稱為發(fā)射換能器;將聲能轉(zhuǎn)換成電能的是接收換能器。發(fā)射和接收換能器通常是分開使用的，但也可以共用一個。換能器的主要性能指標(biāo)有：工作頻率、頻帶寬度、電聲頻度、諧振頻率時的阻抗、指向性（發(fā)射波束寬度）和靈敏度等。按物理特性和使用材料的不同，換能器可分為兩類:磁致伸縮換能器和電致伸縮換能器。前者應(yīng)用鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng)，常由鎳或鎳鐵合金制成;后者應(yīng)用電致伸縮效應(yīng)和壓電效應(yīng)，常由鈦酸鋇陶瓷和銑鈦酸鉛陶瓷等介質(zhì)電材料制成。換能器安裝于船底，其指向性可用波束寬度或半擴(kuò)散角來表征。

1、化學(xué)電

pH電極

燃料電池（電電燃料電池）

2、機(jī)械電氣

（電機(jī)輸出設(shè)備統(tǒng)稱為執(zhí)行器）

電活性聚合物（電活性聚合物）

振鏡（振鏡）

微機(jī)電系統(tǒng)

電動機(jī)，直線電動機(jī)

電位器-位置時，它是用來衡量。

加速度計

應(yīng)變片

切換開關(guān)

3、聲電

留聲機(jī)和樂器拾音器

水聽器A轉(zhuǎn)換器將水壓轉(zhuǎn)換為電子形式。

揚(yáng)聲器，耳機(jī)轉(zhuǎn)換器將電信號轉(zhuǎn)換為聲音形式。

麥克風(fēng)轉(zhuǎn)換器將氣壓轉(zhuǎn)換為電信號。

壓電晶體-傳感器將壓力轉(zhuǎn)換為電子形式。

觸覺傳感器/低音震動

4、光-電

一種半導(dǎo)體激光器，發(fā)光二極管-功率的光被轉(zhuǎn)換成的形式。

光電二極管，光電晶體管和光電倍增管-轉(zhuǎn)換器將光量轉(zhuǎn)換為電子形式。

5、電磁鐵

CRT-將電信號轉(zhuǎn)換為可視形式。

熒光燈，燈泡-將電能轉(zhuǎn)換為可見形式。

磁性盒帶將運(yùn)動轉(zhuǎn)換為電子形式。

光伏電池，光敏電阻（LDR）-光轉(zhuǎn)換的阻力量。

帶頭-換能器將磁疇轉(zhuǎn)換為電形式。

霍爾效應(yīng)傳感器-將磁場量轉(zhuǎn)換為電形式。

6、靜電

電位計（靜電計）

液晶顯示器（LCD）

7、熱電

熱電阻

熱電偶

珀爾帖效應(yīng)式冰箱

Geiger-Müller管，用于測量放射性。

超聲換能器即是諧振于超聲頻率的壓電陶瓷，由材料的壓電效應(yīng)將電信號轉(zhuǎn)換為機(jī)械振動。醫(yī)用超聲換能器（超聲探頭）的工作原理大體是相同的，其內(nèi)部通常都包含一個電的儲能元件和一個機(jī)械振動系統(tǒng)。當(dāng)換能器用作發(fā)射器時，從激勵電源送來的電振蕩信號將引起換能器中電儲能元件中電場或磁場的變化，這種變化通過某種效應(yīng)對換能器的機(jī)械振動系統(tǒng)產(chǎn)生一個推動力，使其進(jìn)入振動狀態(tài)，從而推動與換能器機(jī)械振動系統(tǒng)相接觸的介質(zhì)發(fā)生振動，向介質(zhì)中輻射聲波。接收聲波的過程正好與此相反，外來聲波作用在換能器的振動面上，從而使換能器的機(jī)械振動系統(tǒng)發(fā)生振動，借助某種物理效應(yīng)，引起換能器儲能元件中的電場或磁場發(fā)生相應(yīng)的變化，從而引起換能器的電輸出端產(chǎn)生一個相應(yīng)于聲信號的電壓和電流。

1、采用光學(xué)集成系統(tǒng)

目前醫(yī)用換能器大多采用的是光學(xué)集成系統(tǒng)，先進(jìn)的醫(yī)用換能器為了獲得更好的圖像質(zhì)量。相對于傳統(tǒng)換能器而言，先進(jìn)的醫(yī)用換能器結(jié)合了醫(yī)學(xué)超聲成像技術(shù)、內(nèi)窺鏡檢查技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)、計算機(jī)圖像處理技術(shù)等高新技術(shù)，可更加接近目標(biāo)組織，顯示組織結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，提高了檢查的準(zhǔn)確性。采用先進(jìn)光學(xué)集成系統(tǒng)的醫(yī)用換能器具有較大的優(yōu)勢。

2、采用導(dǎo)管介入手術(shù)集成

醫(yī)用換能器?所具備的第2大基本優(yōu)勢就是采用導(dǎo)管介入手術(shù)集成，醫(yī)用換能器作為血管內(nèi)超聲成像技術(shù)的關(guān)鍵。其設(shè)計與制造十分重要。根據(jù)設(shè)計類型，主要分為機(jī)器旋轉(zhuǎn)型和相控陣型。機(jī)械旋轉(zhuǎn)型頻率高、對比度大；相控陣型顯示層次多，易于分辨血管、血栓、斑塊等不同組織。這也是有關(guān)醫(yī)用換能器的小知識。

3、采用三維實(shí)時動態(tài)成像

醫(yī)用換能器?得第三大基本特點(diǎn)是采用三維實(shí)時動態(tài)成像系統(tǒng)。隨著計算機(jī)技術(shù)和可視技術(shù)的發(fā)展，醫(yī)用換能器?開始采用三維實(shí)時動態(tài)成像系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的二維超聲成像技術(shù)相比，三維超聲成像技術(shù)獲得的圖像更為直觀，可以精準(zhǔn)地獲得容積和面積等參數(shù)，從而縮短醫(yī)師的診斷時間，并避免一些人為因素對結(jié)果的干擾。

1、換能器是一種能量轉(zhuǎn)換器件,其性能描述和評價需要許多參數(shù)。換能器的特性參數(shù)包括共振頻率、頻帶寬度、機(jī)電耦合系數(shù)、電聲效率、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、阻抗特性、頻率特性、指向性、發(fā)射及接收靈敏度等等。不同用途的換能器對性能參數(shù)的要求不同,例如,對于發(fā)射型換能器，要求換能器有大的輸出功率和高的能量轉(zhuǎn)換效率；而對于接收型換能器，則要求寬的頻帶和高的靈敏度及分辨率等。因此，在換能器的具體設(shè)計過程中，必須根據(jù)具體的應(yīng)用，對換能器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行合理的設(shè)計。

2、為了確定換能器的工作狀態(tài)，必須求出它的機(jī)械振動系統(tǒng)的狀態(tài)方程式和電路系統(tǒng)狀態(tài)方程式。換能器機(jī)械系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱為機(jī)械振動方程)是換能器處于工作狀態(tài)時,描寫它的機(jī)械振動系統(tǒng)的力和振速的關(guān)系式，而電路系統(tǒng)的狀態(tài)方程式(簡稱電路狀態(tài)方程式)是描寫電路系統(tǒng)的振動特性的。由于換能器的機(jī)械系統(tǒng)和電路系統(tǒng)是互相耦合的,所以機(jī)械系統(tǒng)的振動會影響到電路的平衡，而電路的變化也會影響到機(jī)械系統(tǒng)的振動，因此我們總是利用這些方程組分析、討論換能器的工作特性。

1、固定換能器于支架上，且呈水平位置并與實(shí)驗動物的心臟保持同一平面；在兩個嘴分別接上三通管，并在壓力傳送嘴上通過三通管再接上血管插管；將換能器的輸出接記錄儀血壓放大器的輸入。

2、調(diào)整壓力傳送嘴上的三通管，使壓力倉和血管插管相通。

3、調(diào)整液體注入嘴上的三通管，使注射口與壓力倉相通，用注射器向壓力倉內(nèi)注入肝素生理鹽水，使肝素生理鹽水充滿壓力倉和血管插管并排盡氣泡，此時調(diào)整三通管關(guān)閉液體注入嘴。

4、將動脈插管插入動脈，并用絲線扎緊，以防滑脫。使動脈通過插管與換能器的壓力腔相通。這樣，便可記錄血壓的數(shù)值。

1、不要用手觸壓懸梁，以免變形太大而影響靈敏度或損壞。

2、防止水滲進(jìn)換能器。

3、在正式記錄前，換能器應(yīng)先通電預(yù)熱30分鐘，以確保精度。