[發(fā)明專利]一種復(fù)合材料物理聚焦式換能器及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711385027.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-20
• 公開（公告）號(hào): CN109939914A
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭海榮;黃繼卿;李永川;郭瑞彪;張利寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B06B1/06
• 分類號(hào): B06B1/06;A61B8/00;A61N7/00
• 代理公司: 深圳青年人專利商標(biāo)代理有限公司 44350
• 代理人: 傅俏梅

本發(fā)明適用于聚焦超聲技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種復(fù)合材料物理聚焦式換能器及其制造方法。換能器包括殼體和多個(gè)復(fù)合材料換能單元，殼體的前端設(shè)置有多個(gè)通孔，各復(fù)合材料換能單元插設(shè)于通孔內(nèi)，且多個(gè)復(fù)合材料換能單元的軸線指向于同一點(diǎn)，所述復(fù)合材料換能單元連接有電極引線。制造方法用于制造上述復(fù)合材料物理聚焦式換能器。本發(fā)明所提供的一種復(fù)合材料物理聚焦式換能器及其制造方法，各復(fù)合材料換能單元無需壓制成型，避免了小型換能器在壓制時(shí)容易壓裂的情況，在能量等同的情況下滿足質(zhì)量輕、體積小、聚焦焦點(diǎn)小、可頭戴式的要求，可以應(yīng)用于超聲刺激對(duì)小鼠行為研究中，換能器在刺激過程中不會(huì)影響小鼠運(yùn)動(dòng)行為，利于保證研究的科學(xué)進(jìn)行。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于聚焦超聲技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種復(fù)合材料物理聚焦式換能器及其制造方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的聚焦超聲探頭主要有兩種。一是壓電陶瓷本身就是弧形的物理聚焦換能器。其缺點(diǎn)在于：體積大，重量重，導(dǎo)線粗，戴在小鼠頭上嚴(yán)重影響小鼠的運(yùn)動(dòng)行為，而換能器在刺激過程中以不會(huì)影響小鼠運(yùn)動(dòng)行為為佳，因此，在能量夠大的情況下?lián)Q能器的質(zhì)量、體積應(yīng)該要越小越好。二是復(fù)合材料通過特殊夾具壓制成弧面狀形成的聚焦換能器。在彎曲半徑小的時(shí)候難易壓制成型，尤其是低頻換能器，在0.5MHz的情況下，陶瓷柱高度在2.3mm左右，這樣的1-3復(fù)合材料要壓制成彎曲半徑為5mm的小弧度曲面是非常困難的，很容易就會(huì)壓裂。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種復(fù)合材料物理聚焦式換能器及其制造方法，其避免了復(fù)合材料被壓裂。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種復(fù)合材料物理聚焦式換能器，包括殼體和多個(gè)復(fù)合材料換能單元，所述殼體的前端設(shè)置有多個(gè)通孔，各所述復(fù)合材料換能單元插設(shè)于所述通孔內(nèi)，且多個(gè)所述復(fù)合材料換能單元的軸線指向于同一點(diǎn)，所述復(fù)合材料換能單元連接有電極引線。

可選地，多個(gè)所述通孔的軸線指向于同一點(diǎn)。

可選地，所述殼體的前端設(shè)置為曲面狀或曲面與平面結(jié)合的形狀，所述曲面為球面或弧面。

可選地，所述通孔的橫斷面呈圓形，所述復(fù)合材料換能單元的橫斷面呈多邊形且內(nèi)接于所述通孔；或者，所述通孔和所述復(fù)合材料換能單元的橫斷面均呈圓形。

可選地，所述殼體的前端具有球面部分，所述通孔包括設(shè)置于所述球面部分的聚焦通孔，所述聚焦通孔的軸線指向于所述球面部分對(duì)應(yīng)的球心，且所述聚焦通孔中的所述復(fù)合材料換能單元前端距離所述球心的距離相等。

可選地，所述復(fù)合材料換能單元包括壓電陶瓷塊和去耦合材料，所述壓電陶瓷塊呈多邊形狀且內(nèi)接于所述通孔，所述去耦合材料填充于所述通孔內(nèi)側(cè)與所述壓電陶瓷塊外側(cè)之間，且所述去耦合材料和壓電陶瓷塊的兩面均設(shè)置有電極，所述電極連接有引線。

可選地，所述殼體封裝有后蓋，所述后蓋穿設(shè)有用于連接所述電極引線的線纜。

本發(fā)明還提供了一種復(fù)合材料物理聚焦式換能器的制造方法，包括以下步驟：制備前端具有多個(gè)通孔的殼體；

在所述通孔處制造復(fù)合材料換能單元并使多個(gè)所述復(fù)合材料換能單元的軸線指向于同一點(diǎn)，或者，將制備的復(fù)合材料換能單元插入所述通孔中并使多個(gè)所述復(fù)合材料換能單元的軸線指向于同一點(diǎn)；

于所述復(fù)合材料換能單元的電極連接電極引線。

可選地，在所述通孔處制造復(fù)合材料換能單元包括以下步驟：

制備壓電陶瓷；

將所述壓電陶瓷插入所述通孔中；

在所述通孔的內(nèi)側(cè)與所述壓電陶瓷的外側(cè)之間填充去耦合材料；

待所述去耦合材料固化后，將所述壓電陶瓷和所述去耦合材料打磨至光滑形成復(fù)合材料；