本發(fā)明涉及導(dǎo)波換能器，尤其涉及一種sh導(dǎo)波換能器及其部件參數(shù)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)：

1、在相關(guān)技術(shù)中，sh導(dǎo)波換能器通常由線圈、磁鐵和磁致伸縮傳感器構(gòu)成，利用磁致伸縮傳感器在由線圈提供的交變磁場和磁鐵提供的靜態(tài)偏置磁場共同作用下發(fā)生反轉(zhuǎn)魏德曼效應(yīng)，因而產(chǎn)生超聲導(dǎo)波，而作用于磁致伸縮傳感器的磁場強(qiáng)度越大，生成超聲導(dǎo)波的效率就越高。然而，如圖1所示，線圈在產(chǎn)生交變磁場時(shí)，根據(jù)右手定則可知，位于磁致伸縮傳感器頂部的線圈所產(chǎn)生的交變磁場的方向與位于磁致伸縮傳感器底部的線圈所產(chǎn)生的交變磁場的方向相反，因而會出現(xiàn)交變磁場互消現(xiàn)象，導(dǎo)致交變磁場削弱，使得超聲導(dǎo)波的生成效率降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種sh導(dǎo)波換能器及其部件參數(shù)優(yōu)化方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種sh導(dǎo)波換能器，包括：

3、導(dǎo)電襯底；

4、磁致伸縮傳感器，設(shè)于所述導(dǎo)電襯底上；

5、屏蔽件，用于屏蔽交變磁場；

6、筒狀線圈，繞制在所述屏蔽件上并在通電時(shí)產(chǎn)生所述的交變磁場，所述筒狀線圈包括底部導(dǎo)線組件、頂部導(dǎo)線組件、第一側(cè)部導(dǎo)線組件和第二側(cè)部導(dǎo)線組件，所述底部導(dǎo)線組件貼設(shè)于所述磁致伸縮傳感器上；

7、增距件，設(shè)于所述底部導(dǎo)線組件與所述屏蔽件之間，用于增大所述底部導(dǎo)線組件與所述頂部導(dǎo)線組件間的距離；以及

8、磁性件，設(shè)于所述導(dǎo)電襯底上并與所述第一側(cè)部導(dǎo)線組件相對設(shè)置，用于生成靜態(tài)偏置磁場，以在所述交變磁場和所述靜態(tài)偏置磁場共同作用于所述磁致伸縮傳感器時(shí)，令所述筒狀線圈的第二側(cè)部導(dǎo)線組件產(chǎn)生超聲導(dǎo)波。

9、優(yōu)選地，所述屏蔽件的長度不小于所述筒狀線圈的長度，所述筒狀線圈的長度不大于所述磁致伸縮傳感器的長度。

10、優(yōu)選地，所述磁性件為永磁鐵，且所述磁性件被設(shè)置為其所產(chǎn)生的靜態(tài)偏置磁場與所述交變磁場互相垂直。

11、優(yōu)選地，所述屏蔽件為具有第一設(shè)定厚度的銅片。

12、優(yōu)選地，所述第一設(shè)定厚度的范圍是0.24mm至0.44mm。

13、優(yōu)選地，所述增距件為具有第二設(shè)定厚度的環(huán)氧樹脂片。

14、優(yōu)選地，所述第二設(shè)定厚度不小于0.5mm。

15、本發(fā)明還構(gòu)造了一種部件參數(shù)優(yōu)化方法，包括：

16、基于如以上所述的sh導(dǎo)波換能器的結(jié)構(gòu)建立能夠模擬所述sh導(dǎo)波換能器工作的仿真模型；

17、獲取設(shè)計(jì)參數(shù)，以根據(jù)所述設(shè)計(jì)參數(shù)設(shè)置所述仿真模型中的各部件尺寸參數(shù)；其中，所述設(shè)計(jì)參數(shù)包括磁致伸縮傳感器的寬度、長度和厚度，筒狀線圈的匝數(shù)和長度,以及屏蔽件的長度；

18、確定所述屏蔽件的厚度；

19、將所述增距件的厚度設(shè)置為多個(gè)不同的設(shè)置值，并在每次設(shè)置所述設(shè)置值后均進(jìn)行仿真測試，包括：控制所述仿真模型中的筒狀線圈生成交變磁場，并采集仿真模型中的筒狀線圈的電壓幅值；

20、將多次進(jìn)行所述仿真測試所得到的電壓幅值中電壓幅值最大所對應(yīng)的增距件設(shè)置厚度確定為所述增距件的最佳厚度。

21、優(yōu)選地，所述確定屏蔽件的厚度的步驟，包括：

22、獲取設(shè)定屏蔽系數(shù)，根據(jù)設(shè)定公式和所述設(shè)定屏蔽系數(shù)計(jì)算出所述屏蔽件的厚度；其中，所述設(shè)定公式表示為：

23、

24、h表示減弱后磁場強(qiáng)度，k表示所述設(shè)定屏蔽系數(shù)，h0表示初始磁場強(qiáng)度，ω表示所述交變磁場的角頻率，μ表示所述屏蔽件的磁導(dǎo)率，γ表示所述屏蔽件的電導(dǎo)率，x表示所述屏蔽件的厚度。

25、優(yōu)選地，所述將所述增距件的厚度設(shè)置為多個(gè)不同的設(shè)置值的步驟，包括：

26、獲取設(shè)定厚度范圍；

27、將所述增距件的厚度設(shè)置為所述設(shè)定厚度范圍的下限值；

28、基于設(shè)定步長逐漸增大所述增距件的厚度的設(shè)置值，直至所述設(shè)置值等于或大于所述設(shè)定厚度范圍的上限值，以得到多個(gè)所述設(shè)置值。

29、本發(fā)明的技術(shù)方案通過設(shè)置屏蔽件，減弱了筒狀線圈的頂部導(dǎo)線組件產(chǎn)生的交變磁場對其底部導(dǎo)線組件產(chǎn)生的交變磁場的互消作用，而且還通過設(shè)置增距件增大了屏蔽件與底部導(dǎo)線組件之間的距離，使減小屏蔽件子在磁場作用下所產(chǎn)生的渦流對底部導(dǎo)線組件產(chǎn)生的交變磁場的影響，能夠有效增大底部導(dǎo)線組件產(chǎn)生的作用于磁致伸縮傳感器的交變磁場強(qiáng)度，不僅提高了超聲導(dǎo)波強(qiáng)度，還提高了sh導(dǎo)波換能器的換能效率。

技術(shù)特征：

1.一種sh導(dǎo)波換能器，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的sh導(dǎo)波換能器，其特征在于，所述屏蔽件(3)的長度不小于所述筒狀線圈(4)的長度，所述筒狀線圈(4)的長度不大于所述磁致伸縮傳感器(2)的長度。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的sh導(dǎo)波換能器，其特征在于，所述磁性件(6)為永磁鐵，且所述磁性件(6)被設(shè)置為其所產(chǎn)生的靜態(tài)偏置磁場與所述交變磁場互相垂直。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的sh導(dǎo)波換能器，其特征在于，所述屏蔽件(3)為具有第一設(shè)定厚度的銅片。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的sh導(dǎo)波換能器，其特征在于，所述第一設(shè)定厚度的范圍是0.24mm至0.44mm。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的sh導(dǎo)波換能器，其特征在于，所述增距件(5)為具有第二設(shè)定厚度的環(huán)氧樹脂片。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的sh導(dǎo)波換能器，其特征在于，所述第二設(shè)定厚度不小于0.5mm。

8.一種部件參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，包括：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的部件參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述確定屏蔽件(3)的厚度的步驟，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的部件參數(shù)優(yōu)化方法，其特征在于，所述將所述增距件(5)的厚度設(shè)置為多個(gè)不同的設(shè)置值的步驟，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及SH導(dǎo)波換能器及其部件參數(shù)優(yōu)化方法，該SH導(dǎo)波換能器包括：導(dǎo)電襯底；磁致伸縮傳感器，設(shè)于所述導(dǎo)電襯底上；屏蔽件，用于屏蔽交變磁場；筒狀線圈，繞制在所述屏蔽件上并在通電時(shí)產(chǎn)生所述的交變磁場，所述筒狀線圈包括底部導(dǎo)線組件、頂部導(dǎo)線組件、第一側(cè)部導(dǎo)線組件和第二側(cè)部導(dǎo)線組件，所述底部導(dǎo)線組件貼設(shè)于所述磁致伸縮傳感器上；增距件，設(shè)于所述底部導(dǎo)線組件與所述屏蔽件之間；以及磁性件，設(shè)于所述導(dǎo)電襯底上并與所述第一側(cè)部導(dǎo)線組件相對設(shè)置。本發(fā)明能提高超聲導(dǎo)波強(qiáng)度及SH導(dǎo)波換能器的換能效率。

技術(shù)研發(fā)人員：韓揚(yáng),劉曉睿,嚴(yán)海,鄭航
受保護(hù)的技術(shù)使用者：蘇州熱工研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9