具有定量振幅反饋系統的超聲波換能器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超聲波設備，特別涉及具有定量振幅反饋系統的超聲波換能器。
【背景技術】
[0002]現有的超聲波發射系統中，最核心的部件就是驅動電源和換能器。其工作原理是:驅動電源發出高頻高功率激勵電流，驅動換能器振動發射出超聲波。換能器或直接發射超聲波，或推動變幅桿、發射頭，最后由發射頭發射出超聲波。決定超聲波發射強度的是發射頭的振幅。振幅越大超聲波越強。流過換能器的電流越大，或施加在換能器上的激勵電壓越高，換能器振動越強烈，振幅也就越大。
[0003]在絕大多數的情況下，這樣的工作過程是單向的。也就是說，驅動電源決定了換能器振幅的大小。但到底振幅有多大是不清楚的，如要將振幅控制在一個預設的范圍內也很難如愿。因為現有的換能器是一個被動的部件，它沒有相應的振幅反饋機制，所有的信息都是間接的。也有通過在換能器上面粘貼壓電陶瓷，在壓電陶瓷的兩極焊上引線接入到驅動電源。當換能器振動時壓電陶瓷會輸出電信號，這個壓電陶瓷就相當于簡易的振動傳感器。但這樣的傳感器只能夠定量地檢測換能器的振動。而且因為是有線的，使用起來很不方便。
[0004]如果能夠隨時隨地，直接定量測量到換能器的振幅。并且把振幅的信息反饋給驅動電源，讓驅動電源及時作出調整，那么對于超聲波設備的控制就是一個巨大的進步。在利用超聲波設備生產產品的過程中，就能夠大大提高最終產品的質量穩定性。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型要解決的技術問題是，克服現有技術中的不足，提供一種具有定量振幅反饋系統的超聲波換能器。
[0006]為解決技術問題，本實用新型采用的技術方案是:
[0007]提供一種具有定量振幅反饋系統的超聲波換能器，是在換能器上嵌入了振幅檢測器；該振幅檢測器是下述形式中的任意一種:
[0008](I)振幅檢測器包括通過導線依次連接的電壓發生片、整流電路、加速度傳感器、存儲電路和無線發射電路；或
[0009](2)振幅檢測器包括通過導線依次連接的無線收發電路、整流電路、加速度傳感器和存儲電路，所述的無線收發電路具有對外發送振幅信號和接收射頻信號以實現供電的雙向功能。
[0010]本實用新型中，所述振幅檢測器設于換能器的前蓋板、后蓋板或后端螺帽內。
[0011 ] 本實用新型中，所述電壓發生片是壓電陶瓷器件。
[0012]本實用新型中，所述振幅檢測器具有一個外殼，振幅檢測器的各部件均裝設在外殼內。
[0013]本實用新型中，換能器上設有安裝孔，所述振幅檢測器置于安裝孔內，并用環氧樹脂灌封以實現與換能器合為一體。
[0014]本實用新型中，所述安裝孔的形狀為內部大開口小，內壁設有溝槽。
[0015]本實用新型還進一步提供了一種基于前述超聲波換能器的具有定量振幅反饋系統的超聲波發射系統，包括驅動電源；該超聲波發射系統還包括與所述振幅檢測器內部的無線發射電路或無線收發電路相匹配的無線接收電路，該無線接收電路通過導線接至驅動電源的控制芯片。
[0016]本實用新型中，所述驅動電源的控制芯片與存儲芯片連接。
[0017]本實用新型中，該超聲波發射系統還包括與所述振幅檢測器內部無線收發電路相配合的非接觸式射頻發生器；該非接觸式射頻發生器通過導線接至驅動電源，并由驅動電源實現供電。
[0018]實用新型原理描述:
[0019]本實用新型的核心技術和創新之處是:在換能器內部植入一個振幅檢測器。在驅動電源內部設置相匹配的無線接收電路的模塊。在超聲波系統工作時(即換能器振動時)，振幅檢測器隨時檢測換能器的振幅，并實時以無線的方式發送出去。驅動電源根據檢測到的振幅信號，實時對驅動電路的功率作出調整。這樣就可以保證換能器的振幅始終處于受控狀態，不至于超出事先設定的最佳振幅，并且能確保該振幅數值的穩定。
[0020]本實用新型中，振幅檢測器由電壓發生片、整流電路、加速度傳感器、存儲電路、無線發射電路構成。電壓發生片是壓電陶瓷器件，能夠在振動時產生電荷。在這里它起一個電池的作用，而且這個電池不需要充電，也不會失效。只要換能器產生振動了就能夠發電，換能器若停止振動就停止發電。整流電路把電壓發生片產生的電流整流成加速度傳感器能夠使用的穩定的直流電。加速度傳感器能夠直接感應換能器的振動，并輸出相應的電信號。存儲電路能夠存儲換能器的原始參數、匹配要求、振幅信息，等等。無線發射電路把接收到的振幅信號發射給位于驅動電源內的無線接收電路。無線接收電路在將該信號傳遞給控制芯片，以實現后續的監控。
[0021]作為另一種備選方案，振幅檢測器供電可以不用電壓發生片，而是用射頻感應的方式，在檢測器內部產生電流。即驅動電源供電給射頻發生器，產生射頻信號。射頻發生器安置在換能器的檢測器附近，距離Imm?20mm的范圍內。射頻信號被無線收發電路接收，轉換成需要的電流。換句話說，無線收發電路是工作在雙工狀態的。一方面，它是一個供電電源。當射頻發生器輸出射頻信號時，它感應而接收射頻信號，產生電流。另一方面，加速度傳感器輸出的振幅信號，也能夠被無線收發電路，傳送出去。
[0022]具有對外發送振幅信號和接收射頻信號以實現供電的雙向功能的無線收發電路是非常成熟的技術，廣泛應用于門禁卡、考勤卡、飯卡、電子銀行卡、高速公路不停車收費卡等非接觸式通信設備，這些設備的內部都有雙向功能的無線收發電路。即既有供電的功能，又有信息交換的功能。
[0023]振幅檢測器里面的存儲電路，能夠與外部進行數據交換、存儲換能器的編號、特征碼、原始出廠數據，并向驅動電源傳送匹配要求。而驅動電源的存儲芯片，除了接收換能器的數據外，還需要存儲換能器的匹配數據、振幅數據，以及內部的控制數據。后者也是非常成熟的，其技術內涵與門禁卡相類似。
[0024]驅動電源作為換能器(超聲波振動系統)的控制單元，在接收到加速度傳感器的信號后，通過簡單的換算，就能夠得到換能器的實時振幅。該振幅就是驅動電源的控制依據，能夠達到我們精確控制的目的。另一方面，可以送入驅動電源的顯示屏直接顯示，便于操作者直觀了解設備的運行情況。
[0025]相對于現有技術，本實用新型的有益效果在于: