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超聲波探頭是一種常用于醫(yī)學(xué)、工業(yè)及科學(xué)研究等領(lǐng)域的儀器，其工作原理是利用超聲波在不同介質(zhì)中傳播的特性來實(shí)現(xiàn)波束的發(fā)射和接收。下面將詳細(xì)介紹超聲波探頭的工作原理。
超聲波是指頻率高于人類聽力范圍（20kHz）的聲波。在超聲波探頭中，聲波由一個(gè)晶體發(fā)射器產(chǎn)生，并通過聲學(xué)透鏡和衰減體等組件進(jìn)行聚焦和調(diào)制，然后通過介質(zhì)中的傳播達(dá)到目標(biāo)物體，然后通過同一個(gè)探頭接收回來的反射信號(hào)。
首先，超聲波探頭中的發(fā)射器使用壓電晶體或熱電晶體等材料制成，工作時(shí)通過外加電壓產(chǎn)生機(jī)械振動(dòng)。這種振動(dòng)會(huì)導(dǎo)致晶體發(fā)生應(yīng)力變化，將電能轉(zhuǎn)化為聲能，并形成一系列頻率高、振幅小的聲波。
其次，超聲波在傳播過程中所遇到的障礙物會(huì)引起波的反射、散射和衍射現(xiàn)象。當(dāng)超聲波遇到目標(biāo)物體邊界表面時(shí)，部分能量會(huì)被反射回來。超聲波探頭中的接收器會(huì)將反射回來的聲波轉(zhuǎn)化為電能，并將其傳輸?shù)诫娐分羞M(jìn)行信號(hào)處理。
超聲波探頭中常用的接收器是由發(fā)射器材料相似的壓電晶體制成。當(dāng)收到超聲波的干擾波時(shí)，晶體會(huì)受到機(jī)械應(yīng)力的作用，產(chǎn)生應(yīng)變，從而改變晶體的電壓。接收器通過電壓的變化來測量反射信號(hào)的振幅和頻率，然后將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)。
除了發(fā)射器和接收器，超聲波探頭中還包含了聲學(xué)透鏡和衰減體等組件，以進(jìn)一步調(diào)節(jié)波束的形狀和能量分布。聲學(xué)透鏡的作用類似于光學(xué)透鏡，可以聚焦超聲波，提高信號(hào)的強(qiáng)度和清晰度。衰減體則用于減弱超聲波的能量，以避免由于過強(qiáng)的信號(hào)引起的畫面產(chǎn)生偽影和干擾等問題。
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