一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及壓電式超聲換能器，涉及超聲波發(fā)射器的頻率跟蹤技術(shù)，跟具體 的說，涉及一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器。
【背景技術(shù)】
[0002] 換能器是利用壓電晶體（陶瓷）的壓電現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)電能、機(jī)械能互換的裝置。超聲 換能器只有在發(fā)生諧振時(shí)，才能向外發(fā)射出大功率的超聲波。諧振頻率范圍內(nèi)壓電陶瓷換 能器的模型可以用圖2的等效電路來表示：
[0003] Ctl為靜態(tài)電容，是換能器在沒有振動(dòng)的情況下，兩個(gè)電極間的電容值，其大小和壓 電陶瓷（或晶體）的介電常數(shù)，長(zhǎng)、寬、厚有關(guān)，一般數(shù)量級(jí)為l〇_ 9F。R為壓電陶瓷片內(nèi)的介 質(zhì)電損耗，通?？梢院雎云溆绊懀ㄒ话阏J(rèn)為Rtl為無窮大）。
[0004] 當(dāng)換能器振動(dòng)發(fā)出超聲波時(shí)，還存在動(dòng)態(tài)阻抗，是由換能器本身和介質(zhì)對(duì)振動(dòng)的 反作用產(chǎn)生的。當(dāng)介質(zhì)為空氣時(shí)，其對(duì)振動(dòng)的反作用可忽略不計(jì)，動(dòng)態(tài)阻抗可以用電阻，電 容，電感的串聯(lián)表示。Lm，Cm，Rm分別表示換能器無負(fù)載時(shí)等效電路的等效電感，等效電容， 等效電阻。Lm相當(dāng)于晶片振動(dòng)的慣性，一般數(shù)量級(jí)為KT 3H ;Cm相當(dāng)于晶片振動(dòng)的彈性，一 般數(shù)量級(jí)為KT12F ;Rm相當(dāng)于晶片振動(dòng)時(shí)的摩擦損耗一般數(shù)量級(jí)為Ω。
[0005] 用Y表示換能器等效電路的的總導(dǎo)納，Ytl和Ym表示靜態(tài)導(dǎo)納和動(dòng)態(tài)導(dǎo)納，有：
[0006] Y = Yd+Ym= G+jB其中G，B為總電導(dǎo)和總電納
[0007] 可以證明：
[0008]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器，包括預(yù)緊力螺釘（6)、中間壓塊（3)、 發(fā)射壓電陶瓷元件（2)和前壓塊（1)，所述中間壓塊（3)和前壓塊（1)設(shè)在發(fā)射壓電陶瓷元 件（2)的兩端，其特征在于：所述中間壓塊（3)另一端還設(shè)有與上述發(fā)射壓電陶瓷元件（2) 構(gòu)造完全一致的檢測(cè)壓電陶瓷元件（4)，所述中間壓塊（3)和前壓塊（1)大小形狀完全一 致，所述檢測(cè)壓電陶瓷元件（4)的另一端還設(shè)有后壓塊（5)，所述前壓塊（1)、中間壓塊（3) 和后壓塊（5)通過預(yù)緊力螺釘（6)將發(fā)射壓電陶瓷元件（2)和檢測(cè)壓電陶瓷元件（4)壓緊； 所述發(fā)射壓電陶瓷元件（2)和檢測(cè)壓電陶瓷元件（4)上分別設(shè)有電極元件，所述檢測(cè)壓電 陶瓷元件（4)上的電極元件連接用于檢測(cè)超聲波振幅的超聲波電源檢測(cè)電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器，其特征在于： 所述發(fā)射壓電陶瓷元件（2)上的電極元件連接超聲波電源驅(qū)動(dòng)信號(hào)，用于發(fā)射壓電陶瓷元 件⑵產(chǎn)生振動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器，其特征在于： 所述中間壓塊（3)為長(zhǎng)度為超聲波波長(zhǎng)一半且由金屬材料制成的壓塊。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器，包括預(yù)緊力螺釘、中間壓塊、發(fā)射壓電陶瓷元件和前壓塊，中間壓塊和前壓塊設(shè)在發(fā)射壓電陶瓷元件的兩端，中間壓塊另一端還設(shè)有與上述發(fā)射壓電陶瓷元件構(gòu)造完全一致的檢測(cè)壓電陶瓷元件，檢測(cè)壓電陶瓷元件的另一端還設(shè)有后壓塊，前壓塊、中間壓塊和后壓塊通過預(yù)緊力螺釘將發(fā)射壓電陶瓷元件和檢測(cè)壓電陶瓷元件壓緊；檢測(cè)壓電陶瓷元件通過電極元件連接超聲波電源檢測(cè)電路。本實(shí)用新型利用檢測(cè)壓電陶瓷元件產(chǎn)生與超聲波換能器出口處振動(dòng)頻率相同的振動(dòng)，并通過超聲波電源檢測(cè)電路對(duì)其振動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，以實(shí)現(xiàn)超聲波換能器是否工作在振幅最大的諧振頻率的快速判斷，其判斷方法簡(jiǎn)單且極易操作。
【IPC分類】B06B1-06
【公開號(hào)】CN204523451
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520076149
【發(fā)明人】計(jì)時(shí)鳴, 陳凱, 譚云峰, 譚大鵬, 金明生
【申請(qǐng)人】浙江工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月3日