本发明涉及介入医疗器械，尤其涉及一种二维复合振动的超声换能器及其设计方法。
背景技术：
1、血栓性疾病是临床常见病、多发病。在我国，每年的发病人数有数百万之众。血栓由不溶性纤维蛋白、沉积的血小板、积聚的白细胞和陷入的红细胞组成。血栓在血管内形成后，会阻塞血液的正常流动，导致局部组织或器官缺血，甚至坏死。
2、对于静脉血栓栓塞症的治疗，目前有多种手段，超声辅助溶栓术就是其中的一种。在超声辅助溶栓术中，超声波导芯被引导到血管管腔内栓塞的位置，向血栓内辐射超声波，同时还能向血栓中注入溶栓药物，利用超声波的机械振动和空化效应使血栓中紧密的纤维蛋白结构变得松散促进溶栓药物向血栓中的输送，从而提高药物的溶栓效率。
3、在现有技术中，超声波导芯只能朝两个方向发射超声波，因此会存在超声波能量分布不均匀的现象，在某些方向上由于超声波能量不足，导致溶栓效果不理想。基于此，如何设计一种可以产生二维复合振动的超声换能器，便成为了目前亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明公开了一种二维复合振动的超声换能器及其设计方法，用于解决现有技术中存在的问题。
2、第一方面，本发明实施例提供了一种二维复合振动的超声换能器，包括至少一个超声发射单元，超声发射单元包括第一电极导线、第二电极导线及压电元件；
3、第一电极导线设置于中心轴线处，两个压电元件分别电连接于第一电极导线的轴向两侧，且两个压电元件被配置为尺寸相同的矩形块状，两条第二电极导线分别与两个压电元件电连接，并沿轴向延伸；
4、压电元件的尺寸满足：当压电元件受到激励时，压电元件在厚度方向与宽度方向上的谐振频率能够耦合为同一频率，产生厚度方向和宽度方向的二维复合振动。
5、作为优选的技术方案，压电元件的尺寸还进一步满足：压电元件的长度方向不发生耦合效应。
6、作为优选的技术方案，压电元件的宽度与厚度之比与压电元件的厚度频率常数呈负相关。
7、作为优选的技术方案，厚度频率常数与压电元件的材料密度大小呈负相关。
8、作为优选的技术方案，压电元件的宽度与厚度之比被配置为0.3—3，压电元件的长度被配置为厚度和/或宽度的3倍以上。
9、作为优选的技术方案，压电元件的厚度方向为极化方向，压电元件的长度方向为平行于第一电极导线的轴线的方向，压电元件的宽度方向为垂直于厚度方向及长度方向的另一方向。
10、第二方面，本发明实施例提供了一种二维复合振动的超声换能器设计方法，设计方法用于设计如上任一项所述的二维复合振动的超声换能器，包括：
11、获取压电元件的初始性能参数和目标性能参数；
12、分别构建压电元件在宽度方向和厚度方向的表观柔顺常数计算模型；
13、构建压电元件在发生二维基频谐振时的谐振频率模型；
14、根据表观柔顺常数计算模型和谐振频率模型，构建压电元件的宽厚比与厚度频率常数的关联模型；
15、基于初始性能参数及目标性能参数，通过关联模型确定压电元件的尺寸。
16、作为优选的技术方案，初始性能参数包括压电元件的材料密度、多组弹性柔顺常数以及压电元件在长度方向、宽度方向和厚度方向的应力分量，多组弹性柔顺常数包括：压电元件在极化方向为长度方向、振动方向也为长度方向的第一弹性柔顺常数，压电元件在极化方向为长度方向、振动方向为宽度方向的第二弹性柔顺常数，压电元件在极化方向为长度方向、振动方向为厚度方向的第三弹性柔顺常数，压电元件在极化方向为厚度方向、振动方向也为厚度方向的第四弹性柔顺常数；
17、目标性能参数包括压电元件的目标谐振频率及目标宽厚比。
18、作为优选的技术方案，在分别构建压电元件在宽度方向和厚度方向的表观柔顺常数计算模型的步骤中，还具体包括：
19、基于压电方程，分别构建压电元件在长度方向、宽度方向和厚度方向上的应变分量计算模型；
20、计算压电元件在多个方向的松泊比；
21、构建压电元件在厚度方向和宽度方向振动的耦合系数计算模型；
22、基于应变分量计算模型、松泊比及耦合系数计算模型，分别构建压电元件在宽度方向和厚度方向的应变分量计算模型。
23、作为优选的技术方案，在构建压电元件在发生二维基频谐振时的谐振频率模型的步骤中，包括:
24、分别构建第一谐振频率模型与第二谐振频率模型，第一谐振频率模型与压电元件的宽度相关联，第二谐振频率模型与压电元件的厚度相关联。
25、作为优选的技术方案，在基于初始性能参数与关联模型，确定压电元件的尺寸的步骤中，包括：
26、获取压电元件在厚度方向和宽度方向振动的一组耦合系数；
27、基于关联模型，确定若干宽厚比及厚度频率常数的数值；
28、基于目标性能参数，确定压电元件的尺寸。
29、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括：
30、一个或多个处理器；
31、存储器，用于存储一个或多个程序；
32、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如上任一项所述的二维复合振动的超声换能器设计方法。
33、第四方面，本发明实施例提供了一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有二维复合振动的超声换能器设计程序，所述设计程序被处理器执行时，能够实现如上任一项所述的二维复合振动的超声换能器设计方法。
34、与现有技术相比，本发明采用的技术方案能够达到以下有益效果：
35、本发明在一个实施例中提供了一种二维复合振动的超声换能器，该超声换能器中的压电元件的尺寸能够满足：当压电元件受到激励时，压电元件在厚度方向与宽度方向上的谐振频率能够耦合为同一频率，以产生厚度方向和宽度方向的二维复合振动，这种二维复合振动能够让超声换能器所发射的超声波在多个方向上进行传播，从而实现更广泛的覆盖范围和更高效的能量传递，特别是在应用于超声辅助溶栓术时，可以显著增强治疗效果，缩短手术时间。
36、本发明在另外一个实施例中还提供了上述二维复合振动的超声换能器的设计方法，基于该设计方法，不再需要进行复杂的试验操作，简化了设计步骤，只需获取初始性能参数和目标性能参数，即可得到相应的压电元件尺寸，在该尺寸下，压电元件即能够实现厚度方向和宽度方向的二维复合振动，并能够避免其在长度方向的耦合效应，避免不必要地消耗超声换能器声输出的能量。
1.一种二维复合振动的超声换能器，其特征在于，包括至少一个超声发射单元，所述超声发射单元包括第一电极导线、第二电极导线及压电元件；
2.根据权利要求1所述的二维复合振动的超声换能器，其特征在于，所述压电元件的尺寸还进一步满足：所述压电元件的长度方向不发生耦合效应。
3.根据权利要求2所述的二维复合振动的超声换能器，其特征在于，所述压电元件的宽度与厚度之比与所述压电元件的厚度频率常数呈负相关。
4.根据权利要求3所述的二维复合振动的超声换能器，其特征在于，所述厚度频率常数与所述压电元件的材料密度大小呈负相关。
5.根据权利要求4所述的二维复合振动的超声换能器，其特征在于，所述压电元件的宽度与厚度之比被配置为0.3—3，所述压电元件的长度被配置为厚度和/或宽度的3倍以上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的二维复合振动的超声换能器，其特征在于，所述压电元件的厚度方向为极化方向，所述压电元件的长度方向为平行于所述第一电极导线的轴线的方向，所述压电元件的宽度方向为垂直于厚度方向及长度方向的另一方向。
7.一种二维复合振动的超声换能器设计方法，所述设计方法用于设计如权利要求1-6任一项所述的二维复合振动的超声换能器，其特征在于，包括：
8.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，所述初始性能参数包括所述压电元件的材料密度、多组弹性柔顺常数以及所述压电元件在长度方向、宽度方向和厚度方向的应力分量，所述多组弹性柔顺常数包括：所述压电元件在极化方向为长度方向、振动方向也为长度方向的第一弹性柔顺常数，所述压电元件在极化方向为长度方向、振动方向为宽度方向的第二弹性柔顺常数，所述压电元件在极化方向为长度方向、振动方向为厚度方向的第三弹性柔顺常数，所述压电元件在极化方向为厚度方向、振动方向也为厚度方向的第四弹性柔顺常数；
9.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，在所述分别构建所述压电元件在宽度方向和厚度方向的表观柔顺常数计算模型的步骤中，还具体包括：
10.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，在所述构建所述压电元件在发生二维基频谐振时的谐振频率模型的步骤中，包括:
11.根据权利要求7所述的设计方法，其特征在于，在所述基于所述初始性能参数与所述关联模型，确定所述压电元件的尺寸的步骤中，包括：
12.一种电子设备，其特征在于，包括：
13.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有二维复合振动的超声换能器设计程序，所述设计程序被处理器执行时，能够实现如权利要求7-11任一项所述的二维复合振动的超声换能器设计方法。
