超声换能器制造技术

本申请公开了一种超声换能器，该超声换能器包括：第一超声换能器阵列，第一超声换能器阵列为相控阵换能器阵列，其包括多个独立的第一阵元，多个独立的第一阵元呈平面排布，用于检测平面；第二超声换能器阵列，第二超声换能器阵列为凸阵换能器阵列，其包括多个独立的第二阵元，多个独立的第二阵元呈曲面排布，用于检测曲面，通过该超声换能器能够检测不规则形状工件的缺陷，提高检测的灵敏度。

ultrasonic transducer

【技术实现步骤摘要】
超声换能器
本申请涉及换能器
，特别是涉及一种超声换能器。
技术介绍
在超声无损检测技术方面，常用的检测超声探头频率较低，很多在10MHz以内，其中单探头占多数，部分探头为相控阵探头。常用的超声相控阵探头的设计基于惠更斯原理，探头存在着在方位方向上呈一维排列的阵元，每个阵元间相互独立，按照一定的电子延时对每个阵元进行激励，从而形成一个新的超声波阵面，通过施加不同的电子延时，会使得超声波束发生偏转，以满足各种检测需要。本申请的专利技术人在长期的研究中发现，当待检测工件存在柱面孔洞并需要检测柱面附近的细微缺陷时，现有的探头频率不够高，且只能通过工件上其他表面使得超声波到达柱面附近，从而间接对柱面附近的缺陷进行探测，也就是说，现有的探头灵敏度不够高，且分辨率不够。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种超声换能器，能够检测不规则形状的工件，提供检测的灵敏度。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种超声换能器，包括：第一超声换能器阵列，所述第一超声换能器阵列为相控阵换能器阵列，其包括多个独立的第一阵元，多个所述独立的第一阵元呈平面排布，用于检测平面；第二超声换能器阵列，所述第二超声换能器阵列为凸阵换能器阵列，其包括多个独立的第二阵元，多个所述独立的第二阵元呈曲面排布，用于检测曲面。本申请的有益效果是：本申请中的超声换能器包括呈平面排布的相控阵换能器阵列以及曲面排布的凸阵换能器阵列，可以同时检测平面和曲面上的缺陷，能够检测形状不规则的工件，相比现有技术，能够提高检测的灵敏度。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：图1是本申请超声换能器一实施方式的结构示意图；图2是图1中的超声换能器沿A-A方向的剖视图；图3是图1中的超声换能器沿B-B方向的剖视图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。参阅图1至图3，图1是本申请超声换能器一实施方式的结构示意图，图2是图1中的超声换能器沿A-A方向的剖视图，图3是图1中的超声换能器沿B-B方向的剖视图。该超声换能器100包括第一超声换能器阵列10以及第二超声换能器阵列20，第一超声换能器阵列10为相控阵换能器阵列10，第二超声换能器阵列20为凸阵换能器阵列20。在现有技术中，相控阵换能器阵列10用在相控阵探头中，凸阵换能器阵列20用在凸阵探头中。第一超声换能器阵列10用于检测平面，包括多个独立的第一阵元11，其中多个第一阵元11呈平面排布，其中第一阵元11的数量可以为多个，例如为5个、8个等；第二超声换能器阵列20用于检测曲面，包括多个独立的第二阵元21，多个独立的第二阵元21呈曲面排布，其中第二阵元21的数量也为多个，例如64个、128个、256个等，在本申请中对第一阵元11和第二阵元21的数量不做限制。第一超声换能器阵列10和第二超声换能器阵列20的工作原理不同，第一超声换能器阵列10在工作时，按照一定的延时对每个第一阵元11施加独立的激励信号；第二超声换能器阵列20在工作时，假设其包括128个第二阵元21，设1～8号第二阵元21为1号子阵，2～9号第二阵元为2号子阵，3～10号第二阵元为3号子阵……121～128号第二阵元为121号子阵，整个扫描周期的顺序是1号子阵发收超声波，2号子阵去完成发、收超声波的任务，接着是3号子阵进行发收超声波的工作，依序进行下去，直到121号子阵完成发收超声波任务后，即完成一个扫描周期。需要说明的是，第二超声换能器阵列20的扫描方式还可以是间隔扫描方式，在此不做限制。在现有技术中，凸阵换能器阵列20一般用于医疗器械上，其能够对人体组织进行成像，人体组织柔软，检查设备在检查时与人体接触后，人体组织会产生形变，此时人体组织可视为曲面，同时凸阵换能器阵列20产生的波阵面也为曲面，也就是说，凸阵换能器阵列20对曲面检测的效果良好。因此在本实施方式中，将超声换能器100设置为包括用于检测平面的相控阵换能器阵列10和用于检测曲面的凸阵换能器阵列20，当待检测工件的形状不规则，例如待检测工件既包括平面，也包括曲面时，第一超声换能器阵列10可以检测该工件上的平面部分，第二超声换能器阵列20可以检测该工件上的曲面部分，也就是说，相比现有技术，采用本申请中的超声换能器100可以直接检测工件上的曲面，而不用采用间接检测的方法，因此能够提高检测的灵敏度。继续参阅图1，多个独立的第一阵元11排布成圆面12，多个第二阵元21排布而成的曲面22围绕圆面12的圆周且向垂直圆面12的一侧方向延伸，即曲面22自圆面12的侧壁垂直而立。具体地，第一超声换能器阵列10和第二超声换能器阵列20组成的超声换能器100呈柱形。当待检测工件上存在柱面孔洞时，该换能器100可以深入该柱面孔洞内进行检测，其中第一超声换能器阵列10可以检测该柱面孔洞底面的缺陷，第二超声换能器阵列20可以检测该柱面孔洞柱面的缺陷。其中，多个第二阵元21排布而成的曲面22包围圆面12的圆周，从而在检测工件上的柱面孔洞时，第二超声换能器阵列20可以一次性对柱面孔洞的整个柱面进行检测。当然在其他实施方式中，多个第二阵元21形成的曲面22也可以部分包围多个第一阵元11形成的圆面12，此时在检测柱面孔洞时，可以通过旋转超声换能器100的方式完成对柱面孔洞内整个柱面的检测。其中，多个第一阵元21按照同心圆呈环形分布，多个第二阵元22并列且沿远离圆面12的方向延伸，即多个第二阵元22的延伸方向与圆面12垂直。当然在其他实施方式中，多个第一阵元11也可以并列沿圆面12的直径方向设置，多个第二阵元22也可以并列沿圆周方向设置，即单个第二阵元21为一个环形，本申请中对于第一阵元11、第二阵元22的相对排布方式不做限制。继续参阅图1，超声换能器100还包括衬底30，衬底30围绕圆面12的圆周且向垂直圆面12的一侧方向延伸，其中第二超声换能器阵列20固定在衬底上30上，即，通过衬底30固定、支撑第一超声换能器阵列10以及第二超声换能器阵列20。其中，衬底30的材料可以是单一材料，也可以是复合材料。具体地，其材料可以是金属、聚酰亚胺等具有较好柔性的材料，也可以是固化后有较好柔韧性的环氧树脂。在一应用场景中，可在衬底30上制作与第一超声换能器阵列10和第二超声换能器阵列20电连接的地线。参阅图2，第一超声换能器阵列11包括第一背衬层111、覆盖第一背衬层111的第一换能器层112以及覆盖第一换能器层112的第一匹配层113，同时多个第一切口114自第一匹配层113延伸至第一背衬层111而形成多个独立的第一阵元11。在制备时，可以通过灌注的方式让可流动、可固化的背衬层材料与第一换能器层112结合，或者预先制作好第一背衬层111后通过粘合剂粘合到第一换能器层112上。第一背衬本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：第一超声换能器阵列，所述第一超声换能器阵列为相控阵换能器阵列，其包括多个独立的第一阵元，多个所述独立的第一阵元呈平面排布，用于检测平面；第二超声换能器阵列，所述第二超声换能器阵列为凸阵换能器阵列，其包括多个独立的第二阵元，多个所述独立的第二阵元呈曲面排布，用于检测曲面。

【技术特征摘要】
1.一种超声换能器，其特征在于，包括：第一超声换能器阵列，所述第一超声换能器阵列为相控阵换能器阵列，其包括多个独立的第一阵元，多个所述独立的第一阵元呈平面排布，用于检测平面；第二超声换能器阵列，所述第二超声换能器阵列为凸阵换能器阵列，其包括多个独立的第二阵元，多个所述独立的第二阵元呈曲面排布，用于检测曲面。2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，多个所述独立的第一阵元排布成圆面，多个所述第二阵元排布而成的所述曲面围绕所述圆面的圆周且向垂直所述圆面的一侧方向延伸。3.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，多个所述第二阵元排布而成的所述曲面包围所述圆面的圆周，同时多个所述第一阵元按照同心圆呈环形分布，多个所述第二阵元并列且沿远离所述圆面的方向延伸。4.根据权利要求2所述的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器包括：衬底，所述衬底围绕所述圆面的圆周且向垂直所述圆面的一侧方向延伸，其中，所述第二超声换能器阵列固定在所述衬底上；所述第一超声换能器阵列包括第一背衬层、覆盖所述第一背衬层的第一换能器层以及覆盖所述第一换能器层的第一匹配层，同时多个第一切口自所述第一匹配层延伸至所述第一背衬层而形成多个所述独立的第一阵元；所述第二超声换能器阵列包括固定在所述衬底上的第二背衬层、覆盖所述第二背衬层的第二换能器层以及覆盖所述第二换能器...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯伟，黄林冰，张艳辉，张晨宁，孙健铨，冯亚春，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：新型
国别省市：广东,44