[發(fā)明專利]基于剪切振動(dòng)和彎張振動(dòng)的壓電振子、換能器及制作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810084952.4
• 申請(qǐng)日: 2018-01-29
• 公開（公告）號(hào): CN108493328B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦雷;賈俊博;仲超;谷傳欣;廖擎瑋;王麗坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L41/08
• 分類號(hào): H01L41/08;H01L41/04;H01L41/23;H01L41/053;H01L41/113
• 代理公司: 北京君尚知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11200
• 代理人: 邱曉鋒

1.一種基于剪切振動(dòng)和彎張振動(dòng)的壓電振子，其特征在于，包括壓電材料和被動(dòng)性材料；所述壓電材料包括沿x軸正向極化的壓電材料和沿x軸負(fù)向極化的壓電材料，兩種極化方向的壓電材料沿x軸方向交替排列；所述壓電材料的極化方向與電場(chǎng)方向的夾角為90度；所述被動(dòng)性材料包括可調(diào)預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)、振動(dòng)過渡支架和彎張外殼；所述振動(dòng)過渡支架置于每?jī)蓚€(gè)相鄰的壓電材料的接縫處的上表面和下表面，并在上表面和下表面交替設(shè)置；所述彎張外殼與所述振動(dòng)過渡支架相連，包圍所述壓電材料；所述可調(diào)預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生拉伸所述彎張外殼的作用，進(jìn)而通過所述彎張外殼的形變使所述振動(dòng)過渡支架夾緊所述壓電材料。

2.一種基于剪切振動(dòng)和彎張振動(dòng)的壓電振子，其特征在于，包括壓電材料和被動(dòng)性材料；所述壓電材料包括電場(chǎng)方向沿x軸正向的壓電材料和電場(chǎng)方向沿x軸負(fù)向的壓電材料，兩種電場(chǎng)方向的壓電材料沿x軸交替排列；所述壓電材料的極化方向與電場(chǎng)方向的夾角為90度；所述被動(dòng)性材料包括可調(diào)預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)、振動(dòng)過渡支架和彎張外殼；所述振動(dòng)過渡支架置于每?jī)蓚€(gè)相鄰的壓電材料的接縫處的上表面和下表面，并在上表面和下表面交替設(shè)置；所述彎張外殼與所述振動(dòng)過渡支架相連，包圍所述壓電材料；所述可調(diào)預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)產(chǎn)生拉伸所述彎張外殼的作用，進(jìn)而通過所述彎張外殼的形變使所述振動(dòng)過渡支架夾緊所述壓電材料。

3.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振子，其特征在于，所述壓電材料在電場(chǎng)激勵(lì)下產(chǎn)生剪切形變并帶動(dòng)壓電材料接縫處的振動(dòng)過渡支架振動(dòng)，產(chǎn)生的振動(dòng)通過振動(dòng)過渡支架結(jié)構(gòu)傳遞到彎張外殼上，實(shí)現(xiàn)壓電材料的剪切振動(dòng)到彎張外殼的彎張振動(dòng)的轉(zhuǎn)化。

4.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振子，其特征在于，通過調(diào)節(jié)所述可調(diào)預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)，提高壓電振子的抗壓、抗張強(qiáng)度。

5.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振子，其特征在于，所述壓電材料是壓電陶瓷、壓電單晶、壓電聚合物、或壓電復(fù)合材料。

6.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振子，其特征在于，所述彎張外殼的材質(zhì)為金屬、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、或有機(jī)玻璃。

7.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振子，其特征在于，所述壓電振子通過拼接的方式組合成陣列。

8.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振子，其特征在于，所述可調(diào)預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)為可調(diào)預(yù)應(yīng)力螺釘。

9.一種彎張換能器，其特征在于，包括壓電振子、防水透聲層和輸出電纜，所述壓電振子為權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的基于剪切振動(dòng)和彎張振動(dòng)的壓電振子，通過引線將其中的壓電材料與所述輸出電纜連接；所述壓電振子外部膠封所述防水透聲層。

10.一種制備權(quán)利要求1或2所述的基于剪切振動(dòng)和彎張振動(dòng)的壓電振子的方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將壓電材料切割成整齊排列的多個(gè)壓電材料塊；

2)在各壓電材料塊的兩個(gè)相對(duì)的表面濺射電極；

3)通過機(jī)加工的方式加工形成彎張外殼、振動(dòng)過渡支架和可調(diào)預(yù)應(yīng)力機(jī)構(gòu)；

4)將壓電材料塊按照權(quán)利要求1或2所述的壓電材料的排列方式粘接，并在壓電材料塊的接縫處與振動(dòng)過渡支架粘接，再引出電極，構(gòu)成壓電振子。