超音波の発生と検出

🧠 圧電結晶を変換器として用いる。 逆圧電効果inverse piezoelectric effect 逆圧電効果（inverse piezoelectric effect）inverse piezoelectric effect（逆圧電効果） で交流電圧を機械振動 mechanical vibration機械振動（mechanical vibration） mechanical vibration（機械振動）・超音波へ変える。

圧電素子と共振

結晶の厚み方向の共振周波数はおおむね厚さに反比例する。背面材backing material 背面材（backing material）backing material（背面材） は振動を速く減衰させて短いパルスと良い軸方向分解能 axial resolution 軸方向分解能（axial resolution） axial resolution（軸方向分解能） を作り、整合層matching layer 整合層（matching layer）matching layer（整合層） は結晶と組織のインピーダンス impedance インピーダンス（impedance） impedance（インピーダンス） 差を緩和する。¹²

送信と受信の時間分割

圧電効果piezoelectric effect 圧電効果（piezoelectric effect）piezoelectric effect（圧電効果） で戻るエコーを電圧へ変換する。

flowchart TD
  A["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='piezoelectric element'>圧電素子</span>と共振"] --> B
  B["送信と受信の時間分割"] --> C
  C["<span class='jp-term jp-term-diagram' title='piezoelectric effect'>圧電効果</span>で戻るエコーを電圧へ変換する"] --> D
  D["短パルスを作る<span class='jp-term jp-term-diagram' title='transducer design'>探触子設計</span>"]

短パルスを作る探触子設計

逆圧電効果inverse piezoelectric effect 逆圧電効果（inverse piezoelectric effect）inverse piezoelectric effect（逆圧電効果） は交流電圧を機械振動mechanical vibration 機械振動（mechanical vibration）mechanical vibration（機械振動） と超音波へ変え、圧電効果piezoelectric effect 圧電効果（piezoelectric effect）piezoelectric effect（圧電効果） は戻ったエコーを電圧へ戻す。送受信された波のうち検出器へ戻る割合は、境界の音響インピーダンスacoustic impedance 音響インピーダンス（acoustic impedance）acoustic impedance（音響インピーダンス） 差で決まる。

同じ素子が短い送信パルスとエコー受信を時間分割で担う。送信中の高電圧 high 高電圧（high） high（高電圧） から受信回路を保護する切替え set-shifting 切替え（set-shifting） set-shifting（切替え） と、深部ほど増幅を強める時間利得補償 time gain compensation 時間利得補償（time gain compensation） time gain compensation（時間利得補償） が必要になる。

まとめ

• 圧電結晶を変換器として用いる。逆圧電効果inverse piezoelectric effect 逆圧電効果（inverse piezoelectric effect）inverse piezoelectric effect（逆圧電効果） で交流電圧を機械振動 mechanical vibration機械振動（mechanical vibration） mechanical vibration（機械振動）・超音波へ変える。
• 圧電効果piezoelectric effect 圧電効果（piezoelectric effect）piezoelectric effect（圧電効果） で戻るエコーを電圧へ変換する。
• 同じ素子が短い送信パルスとエコー受信を時間分割で担う。