超聲成像利用聲波的頻率超出人類聽力範圍。這些波穿過組織，被反射，然後檢測到返回波（回波）並形成圖像。在B模式成像（醫學上最常用的成像）中，返回波的強度表示為監視器上的亮度水平，以在監視器上提供2D橫截面圖像。本節介紹超聲超聲波束的產生。
摘要
壓電效應是換能器晶體的特性。電流產生運動，反之亦然。壓電晶體的厚度= 1/2 x所需的λ底材的機械系數（Q值）高Q值=低阻尼，長脈衝低Q值=重阻尼，短脈衝脈衝重複頻率（PRF）=幀頻x每幀行聲波束行進的距離=時間x速度x 0.5視角深度= 0.5 x聲速/ PRF近場距離=（傳感器直徑）2 /4λ階梯式線性陣列增加了近場距離，可用於電子聚焦光束壓電效應
具有壓電晶體的換能器用於產生超聲波束。這是一種將機械能轉換為電能，反之亦然的材料。這意味著通過材料傳遞電壓會導致其振動，從而產生聲波。類似地，返回的回聲波使晶體振動，產生可以測量的電壓。通過這種方式，物料充當接收器和發送器。聲波的強度或壓力的變化與產生的電壓成正比。因此，系統可以將回波的強度表示為亮度點（B模式成像）。
自然/共振頻率
如果兩個相同波長的聲波以相同相位交叉，則它們會合併並被增強（相長幹涉）。但是，如果它們處於不同的相位，則它們會相互抵消（相消幹擾）。
當頻率產生的波長等於壓電盤厚度的2倍時，換能器將產生最大的輸出。這是因為隨著材料向後和向前脈衝，由於它們正好同相，它會增強波浪。因此，晶體被切成所需波長的一半厚度。
壓電盤的厚度= 1/2λ（所需波長）
脈衝持續時間
推動換能器後，它會持續短時間振動，強度呈指數下降（阻尼）。機械系數（Q值）反映了衰減信號的速度。
具有較高Q值的材料會長時間振動，即具有減震效果，並且脈衝會持續較長時間。Q值低的材料會迅速衰減振動，脈衝持續時間更短。
脈衝重複頻率（PRF）
掃描線密度是換能器發出的每幀採樣患者組織的光束數量。
典型的數字是每幀100行。為了獲得足夠的實時圖像，必須每秒掃描足夠多的幀。通過脈衝重複頻率（PRF）測量重複這些幀的速率。它取決於聲音的速度（假定為1500 m / s），要成像的結構的深度以及每幀發出的脈衝數。
PRF =幀頻x每幀行數
例如，每秒30幀，每幀100行，每秒鐘需要3 kHz的PRF
PRF較長的原因是：
成像的結構更深（返回所需的時間越長，脈衝的偵聽階段就越長）每幀更多行景深
在每個脈衝中，必須傳輸光束，到達要成像的結構，並且回波必須返回到換能器，然後才能生成下一個脈衝。到達結構所需的時間，光束的行進距離和光束的速度通過以下公式相互關聯。
距離=時間x速度x 0.5 (（除以2來回旅程）)
每個脈衝必須到達最深的組織，然後在生成下一個脈衝之前返回換能器。可以用以下等式計算可以用特定PRF成像的組織深度：
視角深度= 0.5 x聲速/ PRF
換能器陣列
單換能器
當單個換能器產生光束時，它開始時是平行光束（近場）。這是光束中最有用的部分。然後，光束髮散（遠場）。此近場的長度取決於換能器的寬度。傳感器越寬，近場越長。
近場距離= D^2 /4λ (D =傳感器直徑, λ=波長)
為了獲得儘可能長的近場距離，我們必須使換能器變寬。但是，解析度將降低，整個換能器陣列的寬度將大得多。為了克服這個問題，使用了階梯式線性陣列。
階梯線性陣列
許多小型換能器彼此相鄰放置。然後將它們作為一組激活以加寬光束並產生更長的近場距離。然後，初始換能器被停用，而下一個換能器被激活，使光束沿其移動。通過這種方式，可以在比單獨激活的寬換能器更小的空間內產生更多的寬光束。
該線性陣列也可以用於電子聚焦光束。首先激活最外面的換能器，然後激活兩個最裡面的換能器，然後激活最裡面的等。通過這種方式，將發射的光束聚焦到特定點。換能器接收回波的順序也可以集中在優先接收特定深度的信號上。這是將焦點設置在超聲儀上時發生的情況。
20200608