Ультразву́к — упругие колебания в среде с частотой за пределом слышимости человека. Обычно под ультразвуком понимают частоты выше 20 000 Герц.
Основой генерирования и регистрации ультразвуковых колебаний является прямой и обратный пьезоэлектрический эффект. Для получения ультразвуковых колебаний используют обратный пьезоэлектрический эффект. Сущность его заключается в том, что при создании электрических зарядов на поверхности граней кристалла последний начинает сжиматься и растягиваться (возникают колебания, частота которых зависит от частоты смены знака потенциала на гранях кристалла).
Достоинство пьезоэлектрических преобразователей в том, что источник ультразвука может служить и его приемником, при этом в действие вступает прямой пьезоэлектрический эффект, когда на гранях пьезокристалл при его деформации воспринимаемым ультразвуком образует разноименные электрические потенциалы, которые могут быть зарегистрированы. Длина волны генерируемого ультразвука зависит от толщины пластинки кристалла, соответствующей в грубом приближении половине длины генерируемой волны. Для получения ультразвуковых колебаний чаще всего используют кристалл титаната циркония. Коэффициент полезного действия пьезоэлемента очень высок и достигает 60—90%.
Датчик содержит пьезокристалл, на обеих гранях которого закреплены электроды. Сзади кристалла находится прослойка вещества, поглощающего ультразвук, который распространяется в направлении, противоположном требуемому. Это позволяет повысить качество получаемого ультразвукового луча. На стороне, обращенной к телу обследуемого, помещена ультразвуковая линза (если это фокусированный датчик).
В эхокардиографической практике используют датчики, генерирующие различные частоты ультразвука (1—10 МГц), имеющие разный диаметр (0,7—2 см) и фокусное расстояние от 6 до 12—14 см. Выбор датчика зависит от особенностей исследования. Ультразвуковой луч, генерируемый датчиком, имеет максимальную мощность по центру, к краям луча мощность его снижается.
В результате этого разрешающая способность ультразвукового датчика различна по центру луча и по его периферии. Если по центру луча можно получать устойчивые отражения как от более плотных, так и от менее плотных объектов, то по периферии луча менее плотные объекты могут не давать отражения, а более плотные — отражаться как недостаточно плотные.
Шириной луча обусловлена и так называемая латеральная разрешающая способность, если два отражающих объекта расположены не только друг за другом, но и по горизонтали на расстоянии, меньшем или равном ширине луча, то воспринимаемая картина выглядит так, будто эти объекты расположены один за другим без учета их истинного взаимоотношения по горизонтали.
Кроме пьезоэлектрических, для получения мощного ультразвукового пучка используются также магнитострикционные преобразователи. Магнитострикция - это изменение размеров тел при изменении их магнитного состояния. Сердечник из магнитострикционного материала, помещённый в проводящую обмотку меняет свою длину в соответствии с формой токового сигнала, проходящего по обмотке. Данное явление, открытое в 1842 г. Джоулем, свойственно ферромагнетикам и ферритам. Наиболее употребительные магнитострикционные материалы это сплавы на основе никеля, кобальта, железа и алюминия.
