[發明專利]一種組合式超聲波收發一體換能器

在審

• 申請號: 201510638090.1
• 申請日: 2015-10-07
• 公開（公告）號: CN105214926A
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 陳建明;劉楷安;王亭嶺;曹文思;王成鳳;尚華;趙明明;白磊;陳嘉琦;劉子介;張喆;鄭彥青;郭香靜;李秋菊
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種組合式超聲波收發一體換能器，裝置整體內部包括四個軸對稱的圓柱形腔體，腔體之間由吸音材料形成的隔音層分割，每個腔體沿軸向從上到下由吸音材料、壓電晶片獨立封裝體和耦合裝置組成，腔體的上部是一體化驅動電路，裝置整體由圓柱形外殼封裝成一體；

壓電晶片獨立封裝體由保護套、阻尼塊和壓電晶片組成，四個壓電晶片封裝體傾斜對稱安裝于四個腔體中，壓電晶片分為兩組工作，四片壓電晶片中相互間隔的兩片壓電晶片作為一組壓電晶片，兩組壓電晶片中的一組壓電晶片作為發射晶片，另外一組壓電晶片作為接收晶片；

壓電晶片獨立封裝體中的保護套是由金屬制成的圓柱形殼體，上表面有一個開孔，用于穿過導線，導線用來連接一體化驅動電路和壓電晶片；無下表面，壓電晶片直接與耦合裝置的延時塊接觸；

耦合裝置從上到下由延時塊，耦合彈簧和耦合塊組成；

延遲塊是由有機玻璃制成的鍥形塊，耦合塊由耐磨橡膠和塑料膜組成，金屬制成的耦合彈簧位于延時塊的下方，耦合塊的上方，與延時塊和耦合塊通過預應力壓緊；

一體化驅動電路由控制器，四通道可控模擬開關，和信號處理環節組成；其中，信號處理環節由選通控制和功率模塊電路組成。

2.根據權利要求1所述的換能器，其特征是四片壓電晶片相互傾斜對稱安裝在四個腔體中，發射壓電晶片和接收壓電晶片相互傾斜對稱分布于四個不同的腔體中，兩片作為發射晶片的壓電晶片采用鋯鈦酸鉛的陶瓷片PZT4，具有相同的制作工藝，結構尺寸，脈沖回波靈敏度，壓電系數，機電耦合系數和彈性常數；兩片作為接收壓電晶片的壓電晶片采用鋯鈦酸鉛的陶瓷片PZT5，具有相同的制作工藝，結構尺寸，脈沖回波靈敏度，壓電系數，機電耦合系數和彈性常數；發射晶片和接收晶片具有相同的結構尺寸，壓電系數，機電耦合系數和彈性常數；發射晶片發射頻率和接收晶片脈沖回波最高靈敏度的頻率一致。

3.根據權利要求2所述的換能器，其特征是換能器的工作模式由一體化驅動電路中的控制器統一控制，其具體步驟如下：

A.控制器通過四個I/O口給出選通信號到四路可控模擬開關；

B.選通信號控制多路選擇開關電路的四路，使與之對應的壓電晶片與控制器另外四個I/O口之間的電路接通或斷開；

C.控制器通過四個I/O口給出的選通信號同時控制信號處理模塊的選通控制電路，選通對應的功率模塊電路同步工作，由此實現工作模式的選擇與轉換。

4.根據權利要求3所述的換能器，其特征是換能器接收和發送頻率為20KH_Z～200KH_Z的超聲波，且頻率可調。