[發明專利]一種相控陣超聲清洗器

有效

• 申請號: 201410342216.6
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN104096695A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 郭建中;鄭莉;李霖;劉昕
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: B08B3/12
• 分類號: B08B3/12
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于超聲清洗技術領域，涉及一種通相控陣超聲清洗器。

背景技術

超聲波清洗是通過物理手段清除物件表面污垢，是一種實用而先進的清洗技術。與各種化學、物理、電化、物化等清洗方法相比，更有益于環境保護，因此被稱為綠色清洗。超聲波清洗而且具有清潔度高、速度快、成本低等優點，尤其對于其他清洗方法無法或很難處理的孔穴，狹縫、凹槽、微孔等，利用超聲清洗可獲得理想的效果。

目前大多數的超聲清洗裝置是將多個超聲換能器固定于清洗槽壁，換能器在高頻電源驅動下產生超聲頻機械振動，通過清洗槽壁向盛在槽中的清洗液輻射超聲波。但是，清洗槽是有限空間，超聲波會在液體和氣體的交界面反射而形成駐波，從而在液體空間出現聲壓極小和極大值，造成清洗不均勻現象。清洗槽的容積畢竟有限，因此清洗部件尺寸有一定局限性，而且此類清洗設備在攜帶和運輸方面有很多不便。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術缺陷，提供一種不需要設置清洗槽，且能夠產生動態指向性及超聲波聚焦的相控陣超聲清洗器。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種相控陣超聲清洗器，由超聲頻電源、信號延遲系統和相控陣線陣列換能器連接組成；所述換能器包括圓筒形套管，套管外部套裝有若干個疊放在一起的薄片壓電片，每個壓電片上下表面分別設置有電極片，相鄰壓電片的電極片之間通過絕緣片隔開，分別與各電極片連接的電極線均穿過套管管壁從套管中引出與信號延遲系統連接；由超聲頻電源提供振蕩電壓，經信號延遲系統將輸入的振蕩電壓分為若干具有相位差的多通道信號，激勵換能器各壓電片使其沿徑向振動，通過改變激勵信號的相位差達到動態指向性和聚焦效果。

所述套管上端設置有與其連為一體的上蓋板，套管下端通過螺紋連接有下蓋板，套裝在套管上的若干個壓電片、電極片和絕緣片通過上蓋板和下蓋板壓裝固定。

所述套管管壁上開設有呈螺旋狀分布的若干個電極孔，電極片內圓上設置有凸起部分，各電極片凸起部分分別通過電極孔伸入套管內，各電極線一端與各電極片的凸起部分連接另一端與信號延遲系統連接。

所述換能器整體由絕緣橡膠層包裹，絕緣橡膠層中開設有與套管內孔連通的引線孔，電極線通過引線孔引出。

套裝在套管上的若干個壓電片、電極片、絕緣片及上蓋板和下蓋板均為圓形。

本發明將若干個薄片壓電片套管在套裝外部，由超聲頻電源提供振蕩電壓，經信號延遲系統將輸入的振蕩電壓分為若干具有相位差的多通道信號，將通常清洗設備中換能器的軸向超聲頻振動變為徑向振動，通過改變線陣列換能器激勵信號的相位差，從而使聲場產生動態指向性以及聚焦，克服了現有超聲清洗設備在清洗槽中產生駐波造成的清洗不均勻缺點；此清洗器可以直接將產生的超聲波作用于液體，避免通過清洗槽壁造成能量的損失，因此空化效應更強；此裝置無需設置清洗槽，只需將清洗器放入盛有清洗液的容器即可對部件進行清洗，便于攜帶。

附圖說明

圖1是本發明的整體結構示意圖；

圖2是圖1中換能器的結構示意圖；

圖3是圖2中下蓋板的結構示意圖；

圖4是圖2中套管和下蓋板的連接結構示意圖；

圖5是圖2中電極片的示意圖；

圖中：絕緣橡膠層1、上蓋板2、下蓋板3、壓電片4、絕緣片5、電極片6、電極孔7、套管8組成。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的技術方案進行進一步說明：

如圖1所示，本發明的相控陣超聲清洗器是由超聲頻電源、信號延遲系統、相控陣線陣列換能器連接構成。由超聲頻電源提供振蕩電壓，經信號延遲系統將輸入的振蕩電壓分為若干具有相位差的多通道信號，然后激勵換能器各壓電片使其沿徑向振動，通過改變激勵信號的相位差達到動態指向性和聚焦的效果。

如圖2所示，超聲清洗器中換能器由絕緣橡膠層1、上蓋板2、下蓋板3、壓電片4、絕緣片5、電極片6、電極孔7、套管8組成。換能器內部整體結構通過絕緣橡膠層1包裹，且絕緣橡膠層1上端開設有與套管連通的引線孔。上蓋板2和套管8為一體，套管8外部套裝有若干個疊放在一起的薄片壓電片4，每個壓電片4上下表面分別設置有電極片6，相鄰電極片6之間通過絕緣片5隔開，套管8管壁上開設有呈螺旋狀分布的若干個電極孔7，各電極孔沿套管外圓周錯開設置，便于各電極線引出，互不干擾。如圖5，通過電極線與信號延遲系統連接的電極片6內圓上設置有凸起部位，各電極片凸起部分通過電極孔7伸入套管8內與各電極線連接，所有電極線都由套管8內和絕緣橡膠層1上的引線孔引出。