医用超声诊断仪是指依据超声波的特性来完成检查功能。超声波是一种振动频率>20kHz的机械波，超出了人耳的听觉上限。超声波的频率范围为2×10~2×10°Hz，而医学超声的频率范围在200kHz~40MHz，超声诊断常用频率在1~10MHz。由于超声波频率高、波长短使得超声波具有如定向性、折射和反射等特点[1]。

　　医用超声诊断仪主要有两大部分，即设备主机及超声探头。超声探头是超声成像设备的关键部件，它的任务是将电信号变换为超声波信号或超声波信号变换为电信号。超声诊断仪器主机部分主要对从探头接收回来的信号进行处理及显示[2]。

　　医用超声诊断仪基本结构框图

　　医用超声诊断仪工作原理

　　振荡器即同步触发信号发生器，产生控制系统工作的同步触发脉冲，它决定了发射脉冲的重复频率。受触发后的发射器产生高压电脉冲以激励超声换能器向探测目标发射超声脉冲，由目标形成的回声脉冲信号经换能器接收后转换成电信号，接着进入回波信息处理系统。该系统由射频信号接收放大器、检波器和视频放大器等组成，最后由显示器进行显示。扫描发生器在振荡器产生同步脉冲控制下，输出扫描信号给显示器，使显示器显示超声回声图稳定[3-4]。

　　医用超声诊断仪主机部分

　　随着电子技术的发展，超声诊断仪器的内部电路由原来的模拟电路逐渐转换为数字合成电路，形成了现今的全数字超声诊断仪器，具体的电路模块，见图2，主要是前置放大电路、A/D转换电路、数字电路及电源部分。超声探头将接收到的信号传输到前置放大电路放大后，将模拟信号通过A/D转换电路转换成数字信号，然后经过数字电路的合成处理，在经过数字扫描变换DSC，将处理后的图像视频显示在显示屏上。电源部分则为上述各部分提供电源。

　　超声探头的结构原理

　　超声探头可以发射和接收超声，进行电声信号转换，将由主机送来的电信号转变为高频振荡的超声信号，又能将从组织脏器反射回来的超声信号转变为电信号而显示于主机的显示器上。

　　探头是通过探头内部的晶片，在通电状态下产生弹性形变，从而产生超声声波;反之，当超声声波通过晶片时，又能引起它产生弹性形变，继而引起电压的变化，最后通过信号处理板对相应电信号化的处理来完成被探测物的图像探查。这一处理过程称之为压电效应。压电效应泛指晶体处于弹性介质中所具有的一种声-电可逆特性。

　　目前常用于超声探头的晶体片有锆酸铅、钛酸钡、石英、硫酸锂等人工或天然晶体。钛酸钡及错酸铅是在高温下烧结的多晶陶瓷体，把毛坯烧结成陶瓷体后，经过适当的研磨修整，得到所需的几何尺寸，再用高压直流电场极化后，就具有压电性质，成为换能器件。而目前较常用的超声探头有凸阵探头、线阵探头、腔体探头、高频线阵探头。

　　超声探头是超声诊断仪器的重要部件之一，它的结构组成中，晶片、匹配层、吸声块是比较重要的部分。

　　晶片是探头中最重要的部件，用于接收电脉冲产生机械超声振动，完成声-电和电-声转换工作。

　　匹配层处于声透镜和晶片阵列之间。由于声透镜同时与晶体振元和人体接触，两者的声阻抗差别甚大，难于使声透镜的特性阻抗同时与两者匹配。超声经不同阻抗界面传播将产生反射，会增加能量损耗并影响分辨力，因此，往往需要采用匹配层来实现探头与负载之间的匹配。对匹配层除厚度与声阻抗的要求外，还要求其声阻尼要小，以减小对超声能量的损耗。

　　吸声块又称为吸收块。用于衰减并吸收压电振子背向辐射的超声能量，使之不在探头中来回反射而使振子的振铃时间加长，因此要求垫衬具有较大的衰减能力，并具有与压电材料接近的声阻抗，使来自压电振子背向辐射的声波全部进入垫衬中，并不再反射回到振子中去。