[實用新型]一種用于檢測的接觸式超聲換能器

有效

• 申請號: 201720622390.5
• 申請日: 2017-05-31
• 公開（公告）號: CN206763314U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 陳江龍
• 申請（專利權）人: 陳江龍
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所32237
• 代理人: 胡建華

技術領域

本實用新型涉及一種無損檢測超聲換能器，特別是一種用于檢測的接觸式相控陣超聲換能器。

背景技術

20世紀八十年代起，相控陣超聲換能器開始出現于醫療檢測體系中，主要應用于被檢測器官成像及癌癥治療。隨著技術的不斷發展，相控陣檢測設備趨于簡單，成本降低，使其廣泛的應用于工業領域，如核電站主泵隔熱板的檢測；核廢料罐電子束環焊縫的全自動檢測及薄鋁板摩擦焊縫熱疲勞裂紋的檢測。伴隨數字電子技術和DSP技術的發展，使得精確延時越來越方便，因此近幾年,超聲相控陣技術發展的尤為迅速。

超聲相控陣是超聲換能器的組合，由多個壓電晶片按一定的規律分布排列，然后逐次按預先規定的延遲時間激發各個晶片，所有晶片發射的超聲波形成一個整體波陣面，能有效地控制發射超聲束(波陣面)的形狀和方向，能實現超聲波的波束掃描、偏轉和聚焦。它為確定不連續性的形狀、大小和方向提供出比單個或多個換能器系統更大的能力。超聲相控陣檢測技術使用不同形狀的多陣元換能器產生和接收超聲波束，通過控制換能器陣列中各陣元發射(或接收)脈沖的不同延遲時間，改變聲波到達(或來自)物體內某點時的相位關系，實現焦點和聲束方向的變化，從而實現超聲波的波束掃描、偏轉和聚焦。然后采用機械掃描和電子掃描相結合的方法來實現圖像成像。

由于相控陣超聲換能器具有多個壓電晶片，因此在制作相控陣超聲換能器時如何確保壓電晶片可以獨立工作、避免因電極問題相互干擾而造成的短路或者失效是制作相控陣超聲換能器的關鍵，尤其是對大規模的集成壓電晶片陣，這一問題更為重要。目前廣泛采用的方式是利用點焊的方式先將電極引出，然后在填充可固化流體吸聲材料，待流體材料固化后以實現吸聲目的。但是這一方法可能導致電極偏折、固化過程中產生內應力、脫殼等等問題，并且由于固化流體吸聲材料的吸聲性能低于固體吸聲材料，影響相控陣超聲換能器的性能。

實用新型內容

實用新型目的：本實用新型所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種用于檢測的接觸式超聲換能器。

為解決上述問題，本實用新型公開了一種接觸式超聲換能器，包括背襯材料層、壓電復合材料層和匹配層，背襯材料層、壓電復合材料層和匹配層由上至下依次設置；壓電復合材料層上表面設置有橫向溝槽和縱向溝槽，從而將壓電復合材料層分成一組子區域，每個子區域對應一個金屬電極；每個金屬電極對應的背襯材料層上設置有一個對應的喇叭形通孔。

本實用新型中，所述喇叭形通孔為一端大另一端小的結構。

本實用新型中，所述喇叭形通孔的內壁設有金屬層。

本實用新型中，背襯材料層的底面設置有與壓電復合材料層的橫向溝槽和縱向溝槽對應的溝槽。

本實用新型中，背襯材料層的頂面也設置有與壓電復合材料層的橫向溝槽和縱向溝槽對應的溝槽。

本實用新型中，壓電復合材料層和匹配層中間引出用于接地的第一電極。

本實用新型中，金屬電極與金屬層共同組成第二電極組。

本實用新型中，所述壓電元件層可以為鈮銦酸鉛、鈮鎂酸鉛、鈦酸鉛、鈮鎂酸鉛或者鈦酸鉛與聚合物以一定的比例組成；

本實用新型中，所述背襯層采用多通孔吸聲材料，并且背襯層底面有多個縱列及橫列溝槽結構，寬度為0.01～0.18mm，深度為0.1～0.15mm；其尺寸與聲波波長及單振源尺寸相關；

本實用新型中，所述背襯層中通孔結構為一端大另一端小喇叭形結構，其中小的一端孔徑尺寸為0.05mm～0.7mm，大的一端孔徑尺寸在0.1mm～0.9mm。

本實用新型中，所述壓電元件層厚度與相控陣超聲換能器頻率相關，厚度范圍為0.1～2mm；

本實用新型中，所述匹配層厚度與相控陣超聲換能器頻率相關，厚度范圍為0.05～1mm；

本實用新型中，所述壓電元件層一面為點陣相控陣面，一面為超聲輻射面；