專利名稱：?jiǎn)蚊}沖聲電/電聲轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及聲無(wú)損檢測(cè)裝置，特別是電氣絕緣材料的測(cè)量裝置中，將聲、電互相轉(zhuǎn)換的器件。
聲無(wú)損檢測(cè)裝置已經(jīng)廣泛用于建筑工程、軍事領(lǐng)域和信息通訊業(yè)中材料和設(shè)備性能質(zhì)量好壞的鑒定。而聲脈沖的產(chǎn)生和接受是測(cè)量精確度的關(guān)鍵。現(xiàn)有的用壓電陶瓷的聲脈沖發(fā)生器只適合產(chǎn)生較寬的聲脈沖，或一個(gè)聲脈沖包，不能產(chǎn)生重復(fù)性好的單脈沖。其理由是眾所周知的壓電陶瓷不可能做得很薄，一般最薄只能做到0．2mm，這種尺寸的壓電陶瓷所產(chǎn)生的聲脈沖的脈寬至少有50微秒，因此用它產(chǎn)生聲脈沖還可以，但不適合用它來(lái)接受聲脈沖。同時(shí)壓電陶瓷較脆，在相當(dāng)薄時(shí)，極易損壞。用壓電陶瓷的聲脈沖發(fā)生器對(duì)電氣絕緣材料，如聚合物材料進(jìn)行測(cè)量時(shí)，聲阻抗的匹配也較困難。
本實(shí)用新型的目的是提供一種用途廣泛，特別適合電氣絕緣材料的空間電荷分布測(cè)量裝置中聲電＼電聲轉(zhuǎn)換器，它能有效地產(chǎn)生和接受重復(fù)性好的單脈沖，并將它們進(jìn)行聲電＼電聲互相轉(zhuǎn)換。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，它是由上蓋、下蓋、將上、下蓋固為一體的螺栓和螺母，及其內(nèi)部有與上蓋頂部外面的接頭相連的上鋁棒，和底端伸出下蓋的下鋁棒；在上鋁棒的底端和下鋁棒的頂端之間依次設(shè)有無(wú)壓電性的PVDF背襯和PVDF壓電膜；PVDF(聚偏氟乙烯)背襯的正反兩面均固有一端是互相連接的金屬膜、PVDF壓電膜的正反兩面均固有電極；金屬膜把上鋁棒和PVDF壓電膜的上面電極聯(lián)為一體，PVDF壓電膜的下面電極與下鋁棒相連，下鋁棒與下蓋之間用固定螺絲定位，上鋁棒與上蓋之間有絕緣圈固定和絕緣。
本實(shí)用新型具有以下的優(yōu)點(diǎn)1．在上、下鋁棒之間設(shè)置了PVDF壓電膜和背襯，使本實(shí)用新型兼有了產(chǎn)生和接受聲波并進(jìn)行聲電互相轉(zhuǎn)換的雙重功能。
2．由于采用了PVDF壓電膜和背襯組成聲電轉(zhuǎn)換器，使單脈沖波形和重復(fù)性好，減少了測(cè)量的誤差。
3．本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用和維修方便，價(jià)廉耐用。
結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)用新型是由背襯金屬膜1、上鋁棒2、接頭3、絕緣圈4、上蓋5、PVDF背襯6、螺母7、螺栓8、固定螺絲9、下蓋10、下鋁棒11、壓電膜電極12、PVDF壓電膜13組成。用螺栓8和螺母7將上蓋5、下蓋10固為一體，其內(nèi)部設(shè)有頂端與上蓋5頂端外面的接頭3連接的上鋁棒2，以及底端伸出下蓋10的下鋁棒11，在上鋁棒2的底端和下鋁棒11的頂端之間依次設(shè)有PVDF(聚偏氟乙烯)背襯6和PVDF壓電膜12，PVDF背襯6沒(méi)有壓電性能，其正反兩面均固有金屬膜1，PVDF壓電膜13的正反兩面固有壓電膜電極12，壓電膜13的厚度可選擇范圍為5～100微米；PVDF背襯6的上下兩個(gè)金屬膜1之間有一端是相互連接的，下鋁棒11與下蓋10之間設(shè)有6個(gè)固定螺絲9，以便調(diào)節(jié)和固定下鋁棒11的位置；上蓋5頂部與上鋁棒2之間設(shè)有絕緣圈4，使上鋁棒2固定和起絕緣作用。
當(dāng)本實(shí)用新型作為聲波發(fā)生器時(shí)，首先接頭3接受了外界的電脈沖后，通過(guò)上鋁棒2到達(dá)PVDF背襯6的上下兩個(gè)金屬膜1加到PVDF壓電膜13的兩端，由于具有壓電性能的PVDF壓電膜13的作用，在PVDF壓電膜13的負(fù)載端將電脈沖轉(zhuǎn)換產(chǎn)生了單脈沖聲波，經(jīng)過(guò)背襯6整形之后，該聲波通過(guò)下鋁棒11傳到下鋁棒11底端的待測(cè)試樣上，完成了一個(gè)電～聲的轉(zhuǎn)換過(guò)程，使本實(shí)用新型在聲無(wú)損測(cè)量裝置中起到聲脈沖發(fā)生裝置的作用。PVDF壓電膜13的厚度可根據(jù)待測(cè)試樣的厚度在5～100微米的范圍內(nèi)調(diào)正更換，松開螺栓8和螺母7將上蓋5打開，換好PVDF壓電膜13后，用固定螺絲9調(diào)正并固定后復(fù)位。
當(dāng)本實(shí)用新型用做聲波接受器寸，下鋁棒11底端設(shè)有的待測(cè)試樣中產(chǎn)生的聲信號(hào)通過(guò)下鋁棒11傳播到下面涂有壓電膜電極12的PVDF壓電膜13上，PVDF背襯6濾掉多余的雜散波，再通過(guò)PVDF壓電膜13把整形的聲波信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，通過(guò)上鋁棒2傳到頂端固有的接頭3，接頭3可以是標(biāo)準(zhǔn)的BNC接頭，上鋁棒2和下鋁棒11是硬質(zhì)鋁合金。
當(dāng)本實(shí)用新型作為一個(gè)聲無(wú)損檢測(cè)裝置(如固體電介質(zhì)—聚合物材料中空間電荷分布的測(cè)量裝置)的聲電＼電聲轉(zhuǎn)換器時(shí)，它既能通過(guò)將高壓電脈沖加到下鋁棒11下的聚合物材料試樣上，產(chǎn)生能反映出該聚合物的空間電荷分布的聲信號(hào)，該聲信號(hào)通過(guò)鋁棒傳播到PVDF壓電膜13和PVDF背襯6，將聲言號(hào)轉(zhuǎn)換成電流信號(hào)，然后通過(guò)阻抗轉(zhuǎn)換和放大器及示波器，在計(jì)算機(jī)上讀出所測(cè)聚合物的空間電荷分布。也可以通過(guò)將高速電信號(hào)發(fā)生器發(fā)出的電脈沖加到本實(shí)用新型的上鋁棒2上，然后傳遞到PVDF背襯6和PVDF壓電膜13上，轉(zhuǎn)換成聲脈沖，該聲脈沖通過(guò)下鋁棒11傳到聚合物試樣上，在試樣電極作用下產(chǎn)生電信號(hào)，最后到放大器、示波器，在計(jì)算機(jī)上讀出所測(cè)聚合物的空間電荷分布。
權(quán)利要求1．單脈沖聲電＼電聲轉(zhuǎn)換器，其特征是由金屬膜(1)、上鋁棒(2)、接頭(3)、絕緣圈(4)、上蓋(5)、PVDF背襯(6)、螺母(7)、螺栓(8)、固定螺絲(9)、下蓋(10)、下鋁棒(11)、壓電膜電極(12)和PVDF壓電膜(13)組成。通過(guò)螺母(7)和螺栓(8)將上蓋(5)、下蓋(10)固為一體的內(nèi)部設(shè)有頂端與上蓋(5)頂端外面的接頭(3)連接的上鋁棒(2)，以及底端伸出下蓋(10)的下鋁棒(11)，在上鋁棒(2)的底端和下鋁棒(11)的頂端之間依次設(shè)有PVDF背襯(6)和PVDF壓電膜(13)，PVDF背襯(6)的正反兩面均固有一端互相連接的金屬膜(1)，PVDF壓電膜(13)的正反兩面固有壓電膜電極(12)，下鋁棒(11)與下蓋(10)之間設(shè)有固定螺絲(9)，上鋁棒(2)與上蓋(5)頂部之間設(shè)有絕緣圈(4)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的單脈沖聲電＼電聲轉(zhuǎn)換，其特征在于所述的PVDF壓電膜(13)可根據(jù)待測(cè)試樣的測(cè)試要求，進(jìn)行更換，其厚度可選擇范圍在5～100微米之間。
專利摘要單脈沖聲電/電聲轉(zhuǎn)換器涉及聲無(wú)損檢測(cè)裝置中聲、電互相轉(zhuǎn)換裝置,由上、下蓋、及其內(nèi)部的上鋁棒和下鋁棒、以及在上、下鋁棒之間依次設(shè)有兩面均固有金屬膜的PVDF背襯和有電極的PVDF壓電膜組成。本實(shí)用新型兼有產(chǎn)生和接受單次聲脈沖并進(jìn)行聲、電互相轉(zhuǎn)換的雙重功能;產(chǎn)生的單脈沖的重復(fù)性好,減少了測(cè)量誤差;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,使用和維修方便,價(jià)廉耐用。可廣泛用于電氣絕緣材料、建筑、軍事工程和信息通訊業(yè)中材料和設(shè)備性能質(zhì)量鑒定的聲無(wú)損檢測(cè)裝置中的聲電互相轉(zhuǎn)換裝置。
文檔編號(hào)G01N29/28GK2413286SQ00216240
公開日2001年1月3日 申請(qǐng)日期2000年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月20日
發(fā)明者張冶文, 李吉曉, 夏鐘福 申請(qǐng)人:同濟(jì)大學(xué)