[發明專利]全指向性激勵與接收水平剪切波的壓電換能器及制備方法

有效

• 申請號: 201710165316.X
• 申請日: 2017-03-20
• 公開（公告）號: CN106940346B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 李法新;宦強;苗鴻臣
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34;G01N29/42
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 王巖

1.一種全指向性激勵與接收水平剪切波的壓電換能器，其特征在于，所述壓電換能器包括：

2n個換能器子單元；其中，一塊壓電陶瓷圓環，沿厚度方向極化；極化后的壓電陶瓷圓環沿直徑方向平均分成2n個扇形體；每一個扇形體的兩個矩形側面為電極面，在每一個電極面上制備電極，從而形成換能器子單元；形狀為扇形體的換能器子單元拼接在一起重新構成圓環，相鄰的換能器子單元的極化方向相反，即沿厚度方向極化方向交替反向；相鄰的兩個電極面上的電極粘接在一起并導通，兩個粘接在一起的相鄰的電極面形成一個共用電極面，電勢相等，共形成2n個共用電極面，兩個粘接在一起的相鄰的電極形成共用電極，共形成2n個共用電極；所述共用電極面每間隔一個為等電勢，即在實際使用時只存在兩個電勢，每個電勢包含n個公共電極面；以一個共用電極為基準，每間隔一個公共電極作為正電極，n個正電極分別通過導線連接至激勵源的正極，其余n個相互間隔的公共電極作為負電極，分別通過導線連接至激勵源的負極；從而得到沿厚度方向極化方向交替反向并且周向施加電場的壓電換能器；n為≥2的自然數。

2.如權利要求1所述的壓電換能器，其特征在于，相鄰的電極采用具有導電性能的膠黏劑粘接在一起。

3.如權利要求1所述的壓電換能器，其特征在于，所述壓電換能器作為制動器，激勵超聲導波，或者作為傳感器，接收超聲導波；作為制動器，只激勵SH₀波；作為傳感器，只接收SH₀波。

4.一種全指向性激勵與接收水平剪切波的壓電換能器的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：

1)將一塊壓電陶瓷圓環沿厚度方向極化；

2)將極化后的壓電陶瓷圓環沿直徑方向平均分成2n個扇形體，n為≥2的自然數；

3)將每一個扇形體的兩個矩形側面作為電極面，在每一個電極面上制備電極，從而形成換能器子單元；

4)將形狀為扇形體的換能器子單元拼接在一起重新構成圓環，并且相鄰的換能器子單元的極化方向相反，即沿厚度方向極化方向交替反向；

5)相鄰的兩個電極面上的電極粘接在一起并導通，兩個粘接在一起的相鄰的電極面形成一個共用電極面，電勢相等，共形成2n個共用電極面，兩個粘接在一起的相鄰的電極形成共用電極，共形成2n個共用電極；共用電極面每間隔一個為等電勢，即在實際使用時只存在兩個電勢，每個電勢包含n個公共電極面；

6)以一個共用電極為基準，每間隔一個公共電極作為正電極，將n個正電極分別通過導線連接至激勵源的正極，將其余n個相互間隔的公共電極作為負電極，分別通過導線連接至激勵源的負極，從而得到沿厚度方向極化方向交替反向并且周向施加電場的壓電換能器。

5.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟1)中，在壓電陶瓷圓環沿厚度方向的上下表面分別形成極化電極，將壓電陶瓷圓環沿厚度方向極化后，將極化電極磨去。

6.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟3)中，在每一個電極面上制備電極采用燒制或噴涂的方式。

7.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟4)中，按照原序列將形狀為扇形體的換能器子單元拼接重新構成圓環。

8.如權利要求4所述的制備方法，其特征在于，在步驟5)中，相鄰的電極采用具有導電性能的膠黏劑粘接在一起。