4.功率限制：T/R开关通常会限制在传输模式（开状态）下可以施加到换能器上的电功率，这是由于电流限制和加热效应。
具有发射/接收电路的传统超声收发器的示意图
改进的收发器设计
本专利提出了一种改进的收发器设计，通过消除T/R开关来解决上述问题。这种设计使用变压器将传输波形耦合到接收路径中。在传输期间，高压传输波形会导致背靠背二极管导通，从而保护接收器电路的输入端。在接收到回波信号时，传输驱动信号为零，变压器变为短路，回波信号可以通过二极管的高阻态流入接收器电路。
具有发射/接收（T/R）电路的超声收发器示意图，用变压器取代T/R开关
H桥传输发生器
进一步改进的收发器电路使用H桥电路来生成传输波形。H桥电路由四个场效应晶体管（FET）组成，每个FET独立控制，使得施加到换能器元件的电压可以是+HV、0或-HV。这种设计允许生成高功率的任意声波波形，同时减少发射电路中的功耗和冷却需求。
超声收发器示意图，其中T/R电路利用H桥电路
减少非线性效应和失真
为了减少传输波形的非线性和失真，专利提出了一种改进的设计，使用主动钳位电路代替背靠背二极管。主动钳位电路由一对并联的FET开关组成，当FET导通时，它们呈现非常低的电阻，从而消除交叉失真并增加接收器电路的动态范围。
根据本发明的一个代表性实现形成的发射器电路控制电路示意图
应用领域
超声成像：能够以低失真传输高功率、高频任意波形，有助于提高超声图像的分辨率和清晰度，更准确地显示人体内部器官的结构和形态，辅助医生进行疾病诊断，如检测肝脏、肾脏、心脏等器官的病变。 血流测量：精确监测血流速度、方向和流量等参数，对于心血管疾病的诊断和治疗具有重要意义，如评估动脉粥样硬化、心脏瓣膜疾病等。
2.生物医学研究
细胞成像：在细胞水平上对生物样本进行成像，观察细胞的形态、结构和功能，研究细胞的生理过程和病理变化，如癌细胞的检测和分析。 组织特性研究：帮助研究人员深入了解生物组织的声学特性，如弹性、密度等，为疾病的发病机制研究提供重要依据，如研究肝脏纤维化、乳腺肿瘤的硬度变化等。
3.材料检测与评估
内部缺陷检测：用于检测各种材料内部的缺陷，如金属材料中的裂纹、气孔，复合材料中的分层等，确保材料的质量和安全性，在航空航天、汽车制造、建筑等行业有广泛应用。 结构完整性评估：对大型结构件（如桥梁、管道、压力容器等）进行实时监测和评估，及时发现潜在的安全隐患，保障基础设施的安全运行。
4.工业无损检测
焊缝检测：在焊接过程中或焊接后，对焊缝进行检测，确保焊接质量，避免因焊缝缺陷导致的结构失效，广泛应用于机械制造、管道安装等行业。 零部件检测：对工业零部件进行质量检测，如检测齿轮、轴类零件的表面和内部缺陷，保证产品的可靠性和性能。
结语
本专利提出了一种新型的超声收发器设计，通过消除T/R开关和使用H桥电路生成传输波形，有望解决传统超声系统中的多个问题。这种设计允许在传输期间监控传输信号，减少非线性失真，并且能够在接收期间多次激活发射电路，从而提高超声成像系统的性能和灵活性。
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