[發明專利]一種超聲換能器

在審

• 申請號: 202110406338.7
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN112974202A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 李萍
• 申請（專利權）人: 上海思陶電子科技有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 北京五洲洋和知識產權代理事務所(普通合伙) 11387
• 代理人: 劉春成

本發明提供一種超聲換能器，包括：壓電層，所述壓電層包括兩個輻射面，所述壓電層在收到電信號時能夠同時向兩個輻射面的方向發出超聲波；匹配層，所述匹配層與一個所述輻射面連接；背襯臺，所述背襯臺的一側面與所述壓電層的另一個所述輻射面連接，所述背襯臺沿遠離所述壓電層的方向呈縮口狀，本發明的換能器相較于傳統的換能器帶寬更高，靈敏度更強，在保有原有功能的同時，降低了產品厚度。

技術領域

本發明涉及超聲波檢測領域，特別涉及一種超聲換能器。

背景技術

超聲換能器是實現聲能與電能相互轉換的器件。用來發生聲波的換能器叫發生器。換能器處在發射狀態時，將電能轉換成機械能，再轉換成聲能。用來接收聲波的換能器叫接收器。換能器處在接收狀態時，將聲能轉換成機械能，再轉換成電能。一般情況下，換能器既能用來發射，也能用來接收。本發明涉及的超聲換能器為收發合置換能器。高靈敏度，高效率，小尺寸，大功率，寬頻帶的換能器是現在的發展方向。

在聲波測井領域，一般所用的超聲換能器頻率在200-1MHz，常規的厚度向振動超聲換能器依次由背襯、壓電片、匹配層疊加構成，其振動模態為二分之一波長振動，但在較低頻頻段，常規換能器存在靈敏度低、帶寬低的問題，無法滿足無損檢測高分辨率的需求。

工業超聲領域解決帶寬低的問題，往往采取匹配層技術。匹配層技術是在換能器的輻射面上粘貼一層或數層一定特性阻抗的匹配層材料，主要是通過產生雙諧振或多諧振來拓寬帶寬。另外能使換能器輻射面的阻抗與外界介質的聲阻抗進行匹配，有利于聲能的傳輸，從而達到拓寬帶寬的效果，但這不能解決靈敏度低的問題，并且帶寬拓寬效果有限，另一方面，傳統的背襯需要增加自身厚度以保證吸聲效果，從而增加了超聲換能器的體積，降低了超聲換能器的使用便利性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超聲換能器，以解決現有技術中的技術問題。

為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：一種超聲換能器，包括：壓電層，所述壓電層包括兩個輻射面，所述壓電層在收到電信號時能夠同時向兩個輻射面的方向發出超聲波；匹配層，所述匹配層與一個所述輻射面連接；背襯臺，所述背襯臺的一側面與所述壓電層的另一個所述輻射面連接，所述背襯臺沿遠離所述壓電層的方向呈縮口狀。

進一步地，鉗定背襯層，所述鉗定背襯層設于所述背襯臺與所述壓電層之間，所述鉗定背襯層能夠阻止所述壓電層向所述鉗定背襯層方向發出超聲波。

進一步地，所述背襯臺為圓臺，所述圓臺的縱截面的形狀為等腰梯形。

進一步地，所述壓電層在厚度方向上的振動模態為所述超聲波的波長的四分之一。

進一步地，所述壓電層的組成材料為壓電陶瓷材料、壓電單晶材料或壓電陶瓷復合材料。

進一步地，所述匹配層的數量為多個，多個所述匹配層順序疊置連接后與所述壓電層的一個所述輻射面連接，沿遠離所述壓電層的方向所述匹配層的聲阻抗逐級減小。

進一步地，所述壓電層的橫截面、所述鉗定背襯層的橫截面和所述匹配層的橫截面的形狀均相同。

進一步地，所述鉗定背襯層的材質為鎢或碳化鎢。

進一步地，所述鉗定背襯層的聲阻抗大于所述壓電層的聲阻抗。

進一步地，所述等腰梯形的兩腰的延長線的夾角為50度-70度。

分析可知，本發明公開一種超聲換能器，本換能器相較于傳統的換能器帶寬更高，靈敏度更強，在保有原有功能的同時，降低了產品厚度。

附圖說明

構成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。其中：

圖1本發明一實施例的一種超聲換能器的結構剖視示意圖。