[發明專利]一種電容式環形動態聚焦空耦超聲換能器

有效

• 申請號: 201711463972.4
• 申請日: 2017-12-28
• 公開（公告）號: CN108303470B
• 公開（公告）日: 2020-02-04
• 發明（設計）人: 張迪
• 申請（專利權）人: 中國科學院聲學研究所
• 主分類號: G01N29/34
• 分類號: G01N29/34
• 代理公司: 11309 北京億騰知識產權代理事務所(普通合伙)
• 代理人: 陳霽

1.一種電容式環形動態聚焦空耦超聲換能器，包括金屬基底(1)，金屬基底(1)上表面通過加工有粗糙空穴(2)，粗糙空穴(2)覆蓋有聚合物薄膜(3)，聚合物薄膜(3)上表面鍍有電極(4)；其特征在于，金屬基底(1)由多個環形陣元(11)構成，各個環形陣元(11)分別連接相控陣延時激勵電路(12)的一端，相控陣延時激勵電路(12)的另一端與偏置電壓電路(6)的一端連接，偏置電壓電路(6)的另一端分別連接電極(4)和地線(8)；其中，

多個環形陣元(11)形成環形聚焦相控陣，用于發射聲波；偏置電壓電路(6)用于通過靜電作用使聚合物薄膜(3)與金屬基底(1)貼緊構成粗糙空穴(2)；相控陣延時激勵電路(12)用于對各個環形陣元(11)進行激勵并產生多個偏置信號，多個偏置信號與偏置電壓電路混合形成所述超聲換能器的激勵信號。

2.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述多個環形陣元(11)數量為2ⁿ，所述n為自然數。

3.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述聚合物薄膜(3)由柔性絕緣材料構成。

4.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述電極(4)的材料為低電阻率導電材料。

5.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，通過將所述金屬基底(1)表面機械加工、激光打孔或刻蝕或化學腐蝕獲得粗糙凹槽或空槽；并通過所述偏置電壓電路(6)和所述電極(4)將所述金屬基底(1)與聚合物薄膜(3)貼近，形成所述粗糙空穴(2)。

6.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述多個環形陣元(11)之間填充絕緣材料(10)；所述絕緣材料(10)為環氧樹脂、PVC或尼龍材料中的一種，用于在各環形陣元(11)與電極(4)間形成電磁隔離以及隔離多個環形陣元間的機械振動或聲耦合。

7.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述偏置電壓電路(6)和所述相控陣延時激勵電路(12)部分或全部集成在所述超聲換能器外部，通過電纜與所述超聲換能器連接。

8.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述相控陣延時激勵電路(12)為超聲相控陣儀器或多通道信號發生器。

9.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述多個環形陣元(11)中各個環形陣元的面積相同；各個環形陣元之間的間距相同。

10.根據權利要求1所述的超聲換能器，其特征在于，所述超聲換能器輻射聲場的中心頻率范圍為20kHz～2MHz。