超声波探头的工作原理是什么？

超声波探头是一种常用于医学、工业及科学研究等领域的仪器，其工作原理是利用超声波在不同介质中传播的特性来实现波束的发射和接收。下面将详细介绍超声波探头的工作原理。

超声波是指频率高于人类听力范围（20kHz）的声波。在超声波探头中，声波由一个晶体发射器产生，并通过声学透镜和衰减体等组件进行聚焦和调制，然后通过介质中的传播达到目标物体，然后通过同一个探头接收回来的反射信号。

首先，超声波探头中的发射器使用压电晶体或热电晶体等材料制成，工作时通过外加电压产生机械振动。这种振动会导致晶体发生应力变化，将电能转化为声能，并形成一系列频率高、振幅小的声波。

其次，超声波在传播过程中所遇到的障碍物会引起波的反射、散射和衍射现象。当超声波遇到目标物体边界表面时，部分能量会被反射回来。超声波探头中的接收器会将反射回来的声波转化为电能，并将其传输到电路中进行信号处理。

超声波探头中常用的接收器是由发射器材料相似的压电晶体制成。当收到超声波的干扰波时，晶体会受到机械应力的作用，产生应变，从而改变晶体的电压。接收器通过电压的变化来测量反射信号的振幅和频率，然后将其转化为数字信号。

除了发射器和接收器，超声波探头中还包含了声学透镜和衰减体等组件，以进一步调节波束的形状和能量分布。声学透镜的作用类似于光学透镜，可以聚焦超声波，提高信号的强度和清晰度。衰减体则用于减弱超声波的能量，以避免由于过强的信号引起的画面产生伪影和干扰等问题。