对角共振式声音及超声换能器制造技术

技术编号:23775423 阅读:37 留言:0更新日期:2020-04-12 04:22
本发明专利技术提供了用于声音和超声产生和接收的对角共振(DR)模式。由于压电单晶中的各向异性声速,使得这种新型的驱动模式成为可能。这引起了活性材料的交叉板,其包含基本上呈矩形形状的活性材料的交叉对角线,并表现出相当的谐振频率。由于铅基弛豫体单晶的相当大的泊松比,活性材料在交叉的面或体对角线方向上的谐振振动引起足够大的振动振幅,以便经由任何垂直于谐振对角线方向的或与谐振对角线方向成一定角度的自由表面产生声音和超声。所述DR模式通常具有低于传统的纵向和横向宽度模式的谐振频率,但具有高TVR,并且可以与所述两种驱动模式组合或耦合,以制成宽频带至超宽频带的声波和超声波换能器。

Diagonal resonance sound and ultrasonic transducer

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】对角共振式声音及超声换能器
本专利技术涉及压电换能器,更具体地说,涉及用于声音和超声的产生、传输和接收的压电换能器阵列。
技术介绍
由于诸如多路径传播、信道的时间变化、小的可用带宽和强信号衰减之类的因素,水下通信可能是复杂的,尤其是在长距离上。此外,与陆地通信相比,水下通信具有低数据速率,由于水下通信使用声波而不是电磁波。水下声换能器通常用于船舶和潜艇声纳、海洋勘测、地震勘探、海洋生命研究、医疗设备和工业接近感测。现代水下声换能器通常是由诸如锆钛酸铅(PbZr0.52Ti0.48O3或PZT)多晶陶瓷、弛豫基单晶、以及矩形、盘形、棒形、管形或球形的压电陶瓷-聚合物复合材料等压电材料驱动的机电换能器。根据目的和材料特性,可以采用有源元件的多种驱动模式。最常用的驱动模式包括纵向(33或LG)模式和常规的横向宽度(31或CTW)模式。在纵向(33或LG)模式操作中,沿着极化(3)方向激活有源元件,并且在相同方向上产生声束。在常规的横向宽度(31,或CTW)模式操作中,换能器的有源元件沿着两个侧向或横向方向中的一个方向被激活谐振,这个方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种换能器,包含矩形或基本呈矩形的有源元件,所述有源元件在两个相对面上被电极化并且在整个电极面上被极化,/n其中所述有源元件被设定成半波长或四分之一波长谐振模式,使得所述谐振方向沿着所述有源元件的外表面的交叉面对角线方向或大体上沿所述有源元件的外表面的交叉面对角线方向,及/n其中,在与所述谐振方向正交或成锐角的方向上产生声束。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种换能器,包含矩形或基本呈矩形的有源元件,所述有源元件在两个相对面上被电极化并且在整个电极面上被极化,
其中所述有源元件被设定成半波长或四分之一波长谐振模式,使得所述谐振方向沿着所述有源元件的外表面的交叉面对角线方向或大体上沿所述有源元件的外表面的交叉面对角线方向,及
其中,在与所述谐振方向正交或成锐角的方向上产生声束。


2.一种换能器,包括矩形或基本呈矩形的纵向模式有源元件,所述纵向模式有源元件在两个相对面上被电极化并且在整个电极面上被极化,
其中所述有源元件被设定成半波长谐振模式,使得谐振方向沿所述有源元件的电极面的交叉面对角线方向或大体上沿所述有源元件的电极面的交叉面对角线方向,及
其中,沿着与所述谐振方向正交的纵向极化方向产生声束。


3.一种换能器,包含矩形或基本呈矩形的有源元件,所述有源元件在两个相对面上被电极化并且在整个电极面上被极化,
其中所述有源元件被设定成半波长或四分之一波长谐振模式,使得所述谐振方向沿着所述有源元件的交叉体对角线方向或大体上沿所述有源元件的交叉体对角线方向,以及
其中在与所述谐振方向正交或成锐角的方向上产生声束。


4.根据权利要求1、2或3所述的换能器,其中,所述有源元件包括以并联、串联、部分并联或部分串联的电气配置中的一种而连接的多个活性材料。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的换能器,其中,所述有源元件的角是倒角、圆角或成形为具有曲率,以促进对角谐振(DR)模式。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的换能器,其中,所述有源元件包括压电单晶的组合物和切片,所述压电单晶在至少一个所述横向方向上具有d31(或d32)400pC/N和k31(或k32)0.60的横向压电特性,
其中d31和d32是相关的横向压电应变系数,k31和k32是相关的机电耦合因子。


7.根据权利要求6的换能器,其中,所述有源元件包括Pb(Zn1/3Nb2/3)O3,Pb(Mg1/3Nb2/3)O3,Pb(In1/2Nb1/2)O3,Pb(Sc1/2Nb1/2)O3,Pb(Fe1/2Nb1/2)O3,Pb(Yb1/2Nb1/2)O3,Pb(Lu1/2Nb1/2)O3,Pb(Mn1/2Nb1/2)O3,...

【专利技术属性】
技术研发人员:张双捷林殿桦林良洲
申请(专利权)人:晶致材料科技私人有限公司
类型:发明
国别省市:新加坡;SG

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