第4章
声束合成

探头和楔块类型确定后，应考虑信号采集方式和仪器设置方法，以确保在希望的位置形成理想的声束。前面章节已经介绍了通过相干波源的相长干涉实现声束偏转和成形的内容。本章将探讨以下内容：单个阵元的激发时机，通过不同方法使声束偏转和聚焦；与之相关的因素及受其影响的因素；相关计算公式；高效化、便捷化改进信息。

图4-1描述了一种并联阵列，3组子阵列并排放置在一起，形成了阵列中独立的“子探头”。

并联阵列不涉及相的干涉效应。当阵列中的每个阵元都有单独的电气连接时，可以给每个阵元设定时控电压，进而分离相邻的阵元。这样，该阵列就类似相控阵：控制各个阵元形成的各个波阵面产生干涉，使声束成形。单独激发阵元的阵列如图4-2所示。

并联阵列可能与相控阵的阵列方式相同，但不能实现声束的偏转和聚焦，因此不是相控阵。

相控阵中的阵元通常比较小且平直。单个阵元的波阵面在透射和反射时向各个方向传播。如果同时激发几个阵元，则每个阵元所发射的球面波会发生干涉，进而产生新的波阵面。平面晶片所发射声束的波阵面与尺寸相同的多阵元阵列发射声束的波阵面类似。但是，由于相控阵的波阵面是相长干涉形成的，因此在外加电压相同的情况下，发生相长干涉的质点振幅是相同尺寸单晶探头激发的质点振幅的2倍。一个与单晶探头尺寸相同的相控阵探头，发射脉冲可产生高于其2倍的声压。由于接收器所需的放大率更低，导致电噪声下降，信号变得更加清晰。

探头结构如图4-3所示，各阵元之间存在微小的间隙。在压电材料上，使用小锯切割形成这些间隙。在阵元两侧加装电气连接和添加指定厚度的匹配层时，应注意不要破坏阵元。检测频率为5MHz，则探头中PZT材料的厚度应为0.3mm。由于操作时可能会损坏材料，因此应在阵元被切割分离后，立即在间隙中填充阻尼材料（环氧树脂），这样既能保证各个阵元之间受横向强度支撑牢固，又能对从一个阵元传播到另一个阵元的波动起到良好的阻尼作用。阵元间振动的传递通常称为“串扰”，探头设计中应避免这种情况的发生。探头组装完毕后，评定相邻阵元接收信号的幅度，并与激发的阵元作比较，即可确定阻尼效率。若相邻阵元信号振幅比激发阵元低30dB，则串扰指标合格。