本发明涉及用于超声诊断影象的超声波传感器测头，尤其涉及该测头的装配。 用于超声诊断影象的传感器测头体积小，重量轻，在对病人作体内组织结构实时显象时操作方便。为了产生实时影象，必须把超声束能快速传送至病人体内，并由测头接收回波。以便能快速处理成适合于显示的影象格式。该测头应能产生视野很宽的影象，如所谓的扇形扫描格式。扇形扫描影象是通过重复传送和接收发自测头的若干辐射状超声波能而产生的，超声束既可直接用电子的方法，如用相控阵线性电子测头产生，也可直接用机械的方法，通过传感器测头的机械运动产生。本发明的研究对象是机械运动的传感器测头，其传感器实际上摆过一弧线，以产生扇形扫描。这种测头与相控阵测头相比有其优点，在功能相同的情况下，机械测头的驱动装置比较简单，而用于操纵超声束的相控阵电子测头比较复杂。
在机械测头中，用于移动即摆动传感器的机构应简单而坚固，以便于制造及工作可靠。测头各零件应能快速精密装配，无需在复杂的调整工序上耗费时间。成品测头应能承受诸如偶然跌落等因粗心使用而造成的冲击载荷。
依照本发明原理，提供了一种机械式传感器测头，这种测头结构坚固和易于装配。测头的机构装在空心的测头壳体内，壳体的内表面有一装配基准位置。电动机部件和传感器部件均装在壳体内，且固定连接在一起。在两部件的连接处，电动机部件和传感器部件均靠着基准位置，因此，传感器及其驱动机构都按一定位置装于壳体内。供激励电动机和传感器的装置靠着基准位置，该装置还给测头机构提供冲击支架。
在图例中：
图1是根据本发明原理制造的超声波传感器测头的部分剖视图;
图2和图2a是图1所示测头中传感器部件和电动机部件的放大详图。
先参看图1，该图表示根据本发明原理制造的超声波传感器测头。测头各部件均装在壳体10内，壳体10可用铝、模制聚甲醛树脂、聚砜或其他类似材料制成。在壳体的一端，固装有传声顶盖12。盖12是用聚乙烯或其他对超声有高传送能力的材料制成。在使用过程中，超声能经由盖子12通过置于测头内部的液体介质而往返于超声波传感器32上，传声盖12固定在壳体开口端圆周上的环槽内，并用塑料压带16密封。由于装在盖子12和壳体10之间的O形圈14受到压缩，故这一密封可防液体泄漏。
传感器部件30具有图中所示经由件38连接的组件32，传感器32装在传感器环34内，而传感器环34又压紧在传感器套36内，这样便能制出传感器环外径相同而性能各异的各种传感器。如果用户需要订购指定的传感器的测头，则所选用的传感器和传感器环连同其所需的电气接线均能装入传感器套内。
传感器套36的两边上是采用滚珠轴承式的配合，一硬度高的钢制轴销40贯穿其中，一不锈钢曲柄销42压配在传感器套内，与轴销40平行。在本发明装置中，曲柄销42与轴销40相距0.09英寸，这一间距是确定传感器摆动角的因素之一。在本装置中，此摆动角为90°。已经算出，当此间距相差千分之一英寸时，摆动角约改变1°。
曲柄轴44的一端与曲柄销42的连接是采用相似于轴承的配合，曲柄轴44的另一端连接到电动机部件60的运动磁铁组件64上，也是采用相似于轴承的配合。从传感器套36中伸出轴销40的两端装入支架套38底部悬杆的孔内，轴销40通过装在支架套悬杆垂直方向的固定螺钉紧固在支架套悬杆的孔内。支架套通过螺钉50和52固定在测头的适当位置内，两螺钉穿过支架套上的两通孔拧入膨胀衬套61的螺孔内，衬套61套装在电动机外面。在支架套底座和卷线筒形的膨胀衬套之间夹着弹簧卡圈46，该卡圈卡在壳体10内壁的环槽47内。
电动机部件60包括标号61～68的所有零件，电动机上支承68的一端装在支架套38底部的环形槽内，电动机下支承66由冲击弹簧74和套76保持就位，套管76靠着玻璃金属密封件18，该密封件的中心部分18a是用玻璃制造的，并有若干电气接头引线销19贯通其中，从传感器、电动机和位置敏感器（图中未示）中引出的引线与这些引线销连接。密封件的外周部分18b是用金属制造，其外圆套装看0形圈20。这一0形圈在测头的后部形成一道防止液体泄漏的密封，成为液体区的终端部分，电动机部件和传感器部件均装在液体区内。在液体区以外的引线销和接头22之间有若干连接线。接头22可与电缆一端相应的插头相配合，给测头提供所需的往复信号。
曲柄轴44穿过支架套38底座的孔和上支承68的孔，与磁铁组件64相连，磁铁组件在支承68和66内往复滑动，支承68和66是用聚甲醛树脂制造的。在磁铁组件的两端装有压缩弹簧70和72，在电动机不工作时，此两弹簧把磁铁组件保持在电动机的中心位置，在这一位置上，传感器恰好处于面对前面的位置如图所示。压缩弹簧70和72也有助于电动机的反向，有利于磁铁组件64行程的往复。圆筒形磁铁组件64外套装有管状线圈组件62，一位置敏感器销82拧入磁铁组件下端（右边）的螺纹孔内。当线圈组件62通电时，磁铁组件64便作前后运动，即图示位置的水平运动，因此，曲柄轴44也作前后往复运动，带动传感器套及传感器绕轴销40摆动，与此同时，磁铁组件推动位置敏感器销82，使之通过位置敏感器线圈架80，该线圈架组成下支承66的一部分。在线圈架80的四周绕有线圈（图中未示），位置敏感器销82在通过线圈运动时，相对于销子位置及传感器相应角相位的线圈电感发生变化，这一电感的变化被感受并使传感器确立瞬时位置。
关于此电动机和位置敏感器在结构上和操作方面的详细阐述可从同时存挡的第-号美国专利中查到，该专利的题目是“带位置敏感器的超声波传感器测头驱动机构”。
现在参看图2和图2a，图中表示了图1中的传感器部件30和电动机部件60，连同其各装配连接组件和零件。传感器32装在传感器环34内，且垫有一层弹性软橡皮，这一层软橡皮实际上是起传感器与传感器环及装配件之间的隔声作用，从而基本上防止耦合的超声振动传入部件内，避免在测头及其显象系统中产生混响及出现相应的失真影象。
传感器和传感器环压紧在传感器套36内，套36通过枢轴装在支架套38的悬杆38a和38b之间。图中可以看到在悬杆38a和38b的端面上均有固定螺钉，这些螺钉把轴销紧固在支架套内。曲柄轴44连接到传感器后部的曲柄销上，并通过支架套38底座的孔。
在传感器部件30的右面是衬套环即弹簧卡圈46，在卡圈的后面是电动机部件60。在膨胀衬套61中间的较小直径部分，装有磁铁组件64和线圈组件62，组件62在图中没有表示。膨胀衬套前端敞口处伸出上支承68，当测头装配时，此上支承是装在支架套38底座后端孔的环槽39内，图2a是支架套后端环槽孔的平面图。在膨胀衬套61两端的较大直经部分，有环槽94和96，0形图90和92放置其中（图1），这样，在膨胀衬套的两端和壳体10的内表面之间形成一道防止液体泄漏的密封。从图中可见，位置敏感器线圈架80从电动机部件的后端伸出。
在电动机部件的后面是冲击弹簧74和套管76。
装配测头的程序如下：首先，把玻璃金属密封件18连同其上的0形圈20一起装入测头的后端，然后，把套管76和冲击弹簧74滑动套入壳体内，使套管76靠着密封件18。再把电动机部件60滑移装入壳体内，使下支承66接触到冲击弹簧74，在冲击弹簧尚未受压缩时，膨胀衬套内的电动机部件（包括磁铁组件64、线圈组件62、上支承68和下支承66等）被弹簧74向前顶，而伸出在衬套61的前端外面。膨胀衬套61只受到0形图90和92与壳体10内壁接触的阻力，因此，可以把它推到最终位置如图1所示。由于电动机部件是松动地装在膨胀衬套61内，故有一个液体空腔把线圈组件和上下支承68及66包围起来。当电动机工作时，空腔内的液体通过支承66和68上的孔65和67吸入和排出。
其次，用尖嘴钳把弹簧卡圈46的直径夹小后装入壳体内。在弹簧卡圈与壳体内壁的环槽47对齐后即松开尖嘴钳，使弹簧卡圈放入环槽47内。环槽的尺寸精度要求不高，弹簧卡圈可松动地装入槽内，只是环槽前端面的尺寸位置比较重要，这一点将在后面的装配步骤中可以看到。
最后，把传感器部件装入测头内。曲柄轴44钩住或卡紧到磁铁组件64端部的销子上如图1所示。环形槽39配合装到伸出膨胀衬套61外端的上支承68端头上。然后，把夹紧螺钉50和52拧入膨胀衬套61的螺孔内，使传感器部件紧固定位。在拧紧螺钉时，克服冲击弹簧74的作用力支架套38的底座就把电动机部件推向测头后方。当螺钉完全拧紧时，冲击弹簧74处于压缩状态。
由于测头各部件相互间的合力作用，使测头各部件精确地紧固在壳体内。冲击弹簧受压缩后，其弹簧力作用在测头的前、后方。向后的力通过套管76压向玻璃金属密封件18，使密封件18紧固在安装位置上，这有助于0形圈20处防液体泄漏密封的可靠性;向前的力推动电动机的下支承66、线圈组件62和上支承68，使之牢固贴靠支架套38的底部，使电动机部件固定就位。这一向前的弹簧力再通过螺钉50和52作用在膨胀衬套61上，把膨胀衬套拉向前，使弹簧卡圈46夹在支架套38和膨胀衬套61之间，在冲击弹簧74的弹簧力作用下，把弹簧卡圈46最终推向前，使其前端面48定位部分靠紧环槽47的前端面。这样，以环槽47这一前端面为基准，使传感器部件30和电动机部件60定位安装在壳体10内。
弹簧74除了能把玻璃金属密封件压紧就位和使测头各部件定位安装外，它还起保护测头的缓冲作用。假如测头偶然跌落，其带接头22的一端与地面接触，则弹簧74因撞击而压缩，吸收大部分下跌力，电动机部件将向接头22的方向冲去，而这一冲击力被弹簧74所缓冲。最好事先选定弹簧74的压缩量，使其压紧程度既不太松也不太紧。若太松，则电动机部件在工作时会产生摇晃;若太紧，则会降低弹簧的缓冲能力。弹簧的压紧程度通过选择套管76的长度来决定，要使套管的长度正好把弹簧74压缩至所需的压缩量，因此，根据各使用弹簧的特性，可在设计时选定弹簧74的压紧程度。
图1所示传感器测头还能抵抗来自另一个方向的撞击。假如测头是前端朝下跌落，则软塑料制造的顶盖12会受压缩，吸收大部分撞击力，假如是重重的跌落在坚硬的地面上，则顶盖12可能破裂，这时，需要更换顶盖和液体，而对传感器部件和电动机部件，一般不需要修理。若冲击作用在测头的侧面上，则塑料壳体可吸收冲击力。此外，0形圈90和92以及包围着支承66、支承68和线圈组件62的液腔也对电动机部件起一定的缓冲作用。测头内的液体实际上对来自各个方向的跌落力均有缓冲作用。
在本发明中，已研究出对壳体10合手需要的制造方法，有理由把壳体做成两件如图1所示，装有接头22的壳体后部10a是可分离的，通过螺纹拧到壳体10的主体部分上，由于10a部分很容易拆卸，因此密封件18滑动装入壳体时，不再需要从壳体的前端向下通过全长滑进。由于0形圈20的粘滞作用，故把密封件推过壳体的狭窄部分时可能有困难，而在本发明结构中，只需拆下壳体后部10a，密封件便可从后面装入，从而排除了任何粘滞的问题。再者，后部10a还可做成各种尺寸和采用各种连接方式。当最后装配时，装有接头的壳体后部10a可根据用户的要求来选定，在接好各电线后，把后部10a拧入装好。
根据本发明的原理，在使用上还可进行各种变动。例如，也可以不用环槽来定位弹簧卡圈，而代之以在壳体孔壁上做出一环形凸台或若干单独的凸台来使弹簧卡圈定位，使弹簧卡圈压紧在这些凸台的端面上。这些凸台的尺寸必须算好，使电动机部件在装入壳体时，其带0形圈的膨胀衬套能通过这些凸台。可是这对整体形的壳体来说，会带来装配上的困难，最好是采用两分式壳体，即合瓣式壳体。把电动机部件、后弹簧、套管和密封件等装入测头内，然后把壳体的两部分合垄和密封。采用这种结构时，可以用从壳体孔壁凸出的环形凸肩代替弹簧卡圈，这些凸肩设在环槽47的位置上，且由传感器部件和受压力作用的衬套夹住。可是，凸肩前后两面的尺寸必须精确，因为凸肩在壳体内的位置是不能改变的。此外，这种结构上的变动对金属壳体比对塑料壳体更合适，因为塑料凸肩不能提供所需的结构强度，若采用塑料壳体，本测头的环槽和卡圈最好是做成整体的。