一種具有聲反饋功能的壓電式超聲換能器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及壓電式超聲換能器，涉及超聲波發射器的頻率跟蹤技術，更具體的說， 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】
[0002] 換能器是利用壓電晶體（陶瓷）的壓電現象實現電能、機械能互換的裝置。超聲 換能器只有在發生諧振時，才能向外發射出大功率的超聲波。諧振頻率范圍內壓電陶瓷換 能器的模型可以用圖2的等效電路來表示：
[0003] Ctl為靜態電容，是換能器在沒有振動的情況下，兩個電極間的電容值，其大小和壓 電陶瓷（或晶體）的介電常數，長、寬、厚有關，一般數量級為l〇_ 9F。R為壓電陶瓷片內的介 質電損耗，通常可以忽略其影響（一般認為Rtl為無窮大）。
[0004] 當換能器振動發出超聲波時，還存在動態阻抗，是由換能器本身和介質對振動的 反作用產生的。當介質為空氣時，其對振動的反作用可忽略不計，動態阻抗可以用電阻，電 容，電感的串聯表示。Lm，Cm，Rm分別表示換能器無負載時等效電路的等效電感，等效電容， 等效電阻。Lm相當于晶片振動的慣性，一般數量級為KT 3H ;Cm相當于晶片振動的彈性，一 般數量級為KT12F ;Rm相當于晶片振動時的摩擦損耗一般數量級為Ω。
[0005] 用Y表示換能器等效電路的總導納，Ytl和Ym表示靜態導納和動態導納，有：
[0006] Y = Y〇+Ym= G+JB其中G，B為總電導和總電納
[0007] 可以證明：
[0008]
【主權項】
1. 一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器，包括預緊力螺釘（6)、中間壓塊（3)、 發射壓電陶瓷元件（2)和前壓塊（1)，所述中間壓塊（3)和前壓塊（1)設在發射壓電陶瓷元 件（2)的兩端，其特征在于：所述中間壓塊（3)另一端還設有與上述發射壓電陶瓷元件（2) 構造完全一致的檢測壓電陶瓷元件（4)，所述中間壓塊（3)和前壓塊（1)大小形狀完全一 致，所述檢測壓電陶瓷元件（4)的另一端還設有后壓塊（5)，所述前壓塊（1)、中間壓塊（3) 和后壓塊（5)通過預緊力螺釘（6)將發射壓電陶瓷元件（2)和檢測壓電陶瓷元件（4)壓緊； 所述發射壓電陶瓷元件（2)和檢測壓電陶瓷元件（4)上分別設有電極元件，所述檢測壓電 陶瓷元件（4)上的電極元件連接用于檢測超聲波振幅的超聲波電源檢測電路。
2. 根據權利要求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： 所述發射壓電陶瓷元件（2)上的電極元件連接超聲波電源驅動信號，用于發射壓電陶瓷元 件⑵產生振動。
3. 根據權利要求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)為長度為超聲波波長一半且由金屬材料制成的壓塊。
【專利摘要】本發明公開了一種具有聲反饋功能的壓電式超聲波換能器，包括預緊力螺釘、中間壓塊、發射壓電陶瓷元件和前壓塊，中間壓塊和前壓塊設在發射壓電陶瓷元件的兩端，中間壓塊另一端還設有與上述發射壓電陶瓷元件構造完全一致的檢測壓電陶瓷元件，檢測壓電陶瓷元件的另一端還設有后壓塊，前壓塊、中間壓塊和后壓塊通過預緊力螺釘將發射壓電陶瓷元件和檢測壓電陶瓷元件壓緊；檢測壓電陶瓷元件通過電極元件連接超聲波電源檢測電路。本發明利用檢測壓電陶瓷元件產生與超聲波換能器出口處振動頻率相同的振動，并通過超聲波電源檢測電路對其振動進行檢測，以實現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，其判斷方法簡單且極易操作。
【IPC分類】B06B1-06
【公開號】CN104785429
【申請號】CN201510056860
【發明人】計時鳴, 陳凱, 譚云峰, 譚大鵬, 金明生
【申請人】浙江工業大學
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2015年2月3日