[發(fā)明專利]一種超聲換能器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211053008.5
• 申請(qǐng)日: 2022-08-31
• 公開（公告）號(hào): CN115445896A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱春玲;王巖;王淵;朱程香;趙寧;陸夕云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B06B1/06
• 分類號(hào): B06B1/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 徐曉鷺

本發(fā)明公開了一種超聲換能器，該換能器結(jié)構(gòu)包括：黃銅外殼以及在黃銅外殼內(nèi)部由前向后依次是匹配層、環(huán)形電極層、壓電元件、電極層、背襯層、環(huán)氧樹脂層、導(dǎo)線以及部分在黃銅外殼里的SMA轉(zhuǎn)接頭。其特征在于，匹配層和壓電元件之間的電極層采用環(huán)形銅箔電極，環(huán)形電極邊上引出條形電極帶，方便地線引線從側(cè)面連接，避免地線在壓電元件表面引線而導(dǎo)致?lián)Q能器晶元不平整；環(huán)形結(jié)構(gòu)能夠使匹配層直接與環(huán)內(nèi)壓電元件接觸，減少電極層結(jié)構(gòu)對(duì)超聲換能器器信號(hào)干擾，改善超聲脈沖回波信號(hào)的信噪比。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超聲換能器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及超聲換能器電極層及匹配層設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)

超聲換能器作為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的核心器件，具有高靈敏度、高分辨率的特點(diǎn)，采用超聲換能器進(jìn)行厚度測(cè)量時(shí)，其脈沖回波信號(hào)的好壞決定了厚度識(shí)別的精度，而換能器內(nèi)部每一層結(jié)構(gòu)都對(duì)最終探測(cè)性能產(chǎn)生很大的影響。為制作高精度探測(cè)的超聲換能器，需對(duì)壓電材料厚度進(jìn)行打磨，因此壓電材料表面需重新鍍電極。

目前常用鍍電極方式為離子濺射和刷銀漿等方式，離子濺射法鍍電極通過(guò)真空負(fù)壓下濺射如金離子的方式在晶元表面鍍膜，此方法工藝復(fù)雜、成本較高，且在添加匹配層后地線連接通常在電極層表面，影響匹配層平整度，導(dǎo)致?lián)Q能器產(chǎn)生的脈沖回波信號(hào)雜波多、信噪比低，使得超聲換能器探測(cè)精度低。

發(fā)明內(nèi)容

因此，本發(fā)明針對(duì)壓電材料表面電極引線導(dǎo)致超聲換能器探測(cè)精度問(wèn)題，提出采用環(huán)形電極從側(cè)面引出條形帶以便地線連接，避免電極層表面引線使得匹配層不平整，從而產(chǎn)生信號(hào)干擾；不僅如此，采用環(huán)形電極能夠?yàn)槠ヅ鋵优c壓電晶元直接接觸提供方便，減少了電極層對(duì)探測(cè)信號(hào)的影響。

為了實(shí)現(xiàn)上述效果，本發(fā)明提出了一種超聲換能器，所述換能器結(jié)構(gòu)包括：黃銅外殼以及在黃銅外殼內(nèi)部由底部向上依次同軸分布的匹配層、環(huán)形電極層、壓電元件、電極層、背襯層、環(huán)氧樹脂層、導(dǎo)線以及部分在黃銅外殼里的SMA轉(zhuǎn)接頭；所述SMA轉(zhuǎn)接頭通過(guò)第一導(dǎo)線連接到環(huán)氧樹脂層上；

所述電極為銅箔環(huán)形電極，側(cè)面有條形帶的伸出部，所述條形帶的伸出部與第二導(dǎo)線相連，所述第二導(dǎo)線另一端連接到第一導(dǎo)線上，再與所述SMA轉(zhuǎn)接頭相連。

進(jìn)一步的，所述匹配層為凸臺(tái)狀，位于環(huán)形電極前方，匹配層凸臺(tái)的外徑與環(huán)形電極的內(nèi)徑匹配。

進(jìn)一步的，所述背襯層采用導(dǎo)電材料E-SOLDER 3022制成，用于吸收壓電元件振動(dòng)向后產(chǎn)生的聲波。

進(jìn)一步的，所述壓電元件用于產(chǎn)生超聲波信號(hào)，該壓電元件為厚度振動(dòng)模式，根據(jù)目標(biāo)中心頻率進(jìn)行厚度打磨，表面無(wú)電極。

進(jìn)一步的，所述匹配層結(jié)構(gòu)呈凸臺(tái)狀，匹配層透過(guò)環(huán)形電極內(nèi)環(huán)直接與壓電元件接觸。

進(jìn)一步的，背襯材料為導(dǎo)電性材料，導(dǎo)線直接連接在背襯表面。

本申請(qǐng)公開的超聲換能器，相比于現(xiàn)有壓電材料表面電極鍍膜方法有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.本發(fā)明的環(huán)形電極側(cè)面引出條形帶以供換能器地線連接，不破壞匹配層表面平整度，因此電極表面引線不會(huì)對(duì)超聲信號(hào)造成干擾。

2.本發(fā)明的環(huán)形電極層可避免電極厚度對(duì)超聲探測(cè)信號(hào)的影響，凸臺(tái)狀的匹配層可與壓電材料直接接觸。

3.本發(fā)明的環(huán)形電極層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)易，且成本低，采用此方法制作的電極層不影響超聲換能器探測(cè)性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明環(huán)形電極超聲換能器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明環(huán)形電極結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明凸臺(tái)狀匹配層結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下通過(guò)附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。