，在开口处键合薄膜形成一个密封的腔体。超声探头2的前端端部则与液体透镜I的底层外部连接，相应地，支架包含一个凹槽和与凹槽底部连通的圆形孔槽10，凹槽用于放置液体透镜I，圆形孔槽用于通过超声探头2，每个支架的端部与另一支架的端部连接组成线型的阵列支架5，在液体透镜侧面的对称位置上分别设置一根针管6，该针管连通腔体的内部和外部，一根针管通过软管7连接注射栗4，另一根针管通过软管7连接液体回收容器3，支架上则设有穿过针管6的孔，在液体回收容器3的出口处设置阀门8。
[0028]本实施例各部件的具体制作过程如下:
液体透镜I采用聚合物材料聚二甲基硅氧烷来制作，具体制作方法如下:
基于3D打印技术制作液体透镜I的磨具9，磨具9所使用的材料为树脂，制作完成的磨具结构如图2所示;本实施例磨具的槽体结构尺寸为20mm(长)X 15mm(宽)X 6mm(深)，中心凸起的部分高度为5mm用于形成液体透镜的腔体，Imm的高度差用于形成液体透镜的底层厚度。
[0029]将有机硅弹性体基及固化剂按照10:1的比例混合制作聚二甲基硅氧烷;静置一段时间待其脱气后，将其注入图2中的槽中，并加热到80°C持续40分钟;等到聚二甲基硅氧烷在磨具中固化后，如图3所示。
[0030]将其从磨具中剥落出来，并将一层厚度为ΙΟΟμπι的聚二甲基硅氧烷薄膜键合到其开口位置，这样就形成了液体透镜的腔体结构;最后在液体透镜侧面的对称位置上固定有直径为0.5_的针管，用于向液体透镜腔体中注射和排放液体，如图4所示。[0031 ]本实施例中液体透镜腔体中的液体为甘油(75%)和水(25%)的混合物，该混合物的密度为I.19g/cm3，超声在其中的传播速度为1.78mm/ys，声阻抗为2.1 IMRay，总之，液体透镜所使用液体的超声传播速度比外界液体环境超声传播速度要大；系统中使用注射栗(KDS210，KD Scientific)将液体经软管和针管注入到液体透镜腔体中；在液体注射的过程中，将液体回收容器阀门打开，以利于在输入端注入液体的时候将腔体内的空气排出；待腔体、针管和软管内空气排放完毕后，把阀门关闭，输入端口继续注入液体，这时液体透镜的聚二甲基硅氧烷薄膜会因液体的体积的增加而开始膨胀，形成液体透镜的弧面，如图5所不O
[0032]将制作完成的每个液体透镜置于超声传感单元的超声探头的前端形成液体透镜超声传感单元，如图6所示，液体透镜的腔体和超声探头的断面直径均为9mm，液体透镜和超声探头之间加有超声耦合剂，保证两者之间的密封接触以及超声波信号的有效传输。
[0033]实施例2
一种基于液体透镜的超声传感器阵列，与实施例1不同的是，本实施例是环形超声传感器阵列，具体为四阵列液体透镜的超声传感器，基于3D打印技术制作环形超声传感器阵列的阵列支架，如图7、8所示，分别为俯视图和侧视图，该阵列支架包括4个支架，每个阵列支架的两端部顺次连接在一起形成一个方形的阵列支架，每个支架均包含一个凹槽和与凹槽底部连通的圆形孔槽1，凹槽的开口指向阵列支架的中心，圆形孔槽1横向均勾分布在阵列支架的四边上，圆形孔槽10用于固定超声探头。
[0034]本实施例可固定4个图6中的液体透镜超声传感单元，且每个液体透镜在对称位置上都设有同样的针管，如图9所示，四个液体透镜的针管输入端分别采用A、B、C、D来表示，相应地，本实施例的注射栗和液体回收容器分别包括4个输入/输出端口，四个针管输入端连接同等长度的软管(为简洁起见，图中省略部分软管的图形)并分别连接到注射栗对应的a、b、c、d四个输入/输出端口用于注射液体；四个针管输出端E、F、G、H通过同等长度的软管(为简洁起见，图中省略部分软管的图形)分别连接到液体回收容器对应的e、f、g、h四个输入/输出端口，阀门设在液体回收容器端口附近，用于对液体回收进行控制。
[0035]液体透镜大小相等;输入端液体在软管中行走的距离分别相等;输出端液体在软管中行走的距离分别相等。基于上述3点，每个液体透镜从输入端到输出端总的距离也相等，是为了确保每个液体透镜内部有同等的压强和一致的弧面结构。
[0036]按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，包括一个以上液体透镜超声传感器和固定液体透镜超声传感器的阵列支架，每个所述液体透镜超声传感器包括液体透镜、超声传感单元，液体透镜与超声传感单元的超声探头连接;所述液体透镜包括由底层、侧壁形成的腔体和由键合在侧壁开口处的薄膜形成的弧面，并设有针管将腔体与外部连通后导入/导出液体。2.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述超声探头和液体透镜的底层外部连接，且液体透镜腔体底部的尺寸大小与超声探头的探测区域尺寸大小一致。3.根据权利要求2所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述薄膜的厚度为 10μηι-500μηι。4.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述液体透镜采用聚合物材料制作而成。5.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述超声传感单元的超声探头为压电式的超声传感探头，或电容式的超声传感探头。6.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述超声探头通过超声耦合剂与液体透镜连接。7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，每个所述液体透镜侧壁上设置两根针管，一根针管通过软管连接有注射栗，另一根针管通过软管连接有液体回收容器。8.根据权利要求7所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述液体回收容器的出口处设置阀门。9.根据权利要求1所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述阵列支架包括一个以上的支架，每个支架包括凹槽和与凹槽底部连通的圆形孔槽，该凹槽用于固定液体透镜，圆形孔槽用于固定超声传感单元。10.根据权利要求9所述的一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其特征在于，所述阵列为线型或环形或球形，当为线型时，每个支架的端部与另一支架的端部连接组成线型的阵列支架；当为环形时，所有支架的两端部首尾顺次连接组成环形的阵列支架，每个支架的凹槽的开口指向阵列支架的中心；当为球形时，所有支架连接在一起组成球形的阵列支架，且每个支架的凹槽的开口均指向球形阵列支架的中心。
【专利摘要】本发明公开了一种基于液体透镜的超声传感器阵列，其可应用于光声、微波热声和超声成像等系统中对超声波信号进行探测。本发明加工简单，成本低廉，非常适合于批量生产。液体透镜的超声传感器阵列中的单个液体透镜的超声传感器是由液体透镜和超声传感单元构成，通过对液体透镜腔体中液体体积的控制来调节液体透镜的弧面，进而达到对超声探头的聚焦或扩束目的。与传统的超声传感器相比，本发明的超声传感器能在工作过程中对超声探头的聚焦和扩束性能进行实时地调节，以使系统达到最佳的工作效果。该超声传感器阵列可以根据实际的应用需求将其制作成环形，球形等阵列，同时加工成本低廉，非常适合产业化。
【IPC分类】G01S7/52, G01H17/00, G01S15/89
【公开号】CN105606210
【申请号】CN201610180083
【发明人】杨伯屏
【申请人】成都世恩医疗科技有限责任公司
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年3月24日