一种增强超声波探测距离的聚声器制造技术

本发明专利技术公开了一种增强超声波探测距离的聚声器，所述聚声器安装在产生超声波的压电换能器上，所述聚声器包括聚声器本体和聚声器连接部；所述聚声器本体构型来自于圆台侧面变形：圆台的两个底面不改变位置和大小，取该圆台的一条母线，所述母线与圆台面积小的底面交点为A，母线与圆台面积大的底面交点为B，其中A、B点位置不变，从A到B，线段向圆台内部凹进和向圆台外部凸出的变形交替出现形成了连续的曲线AB，线段AB变形后曲线AB之间至少存在一个凹函数和一个凸函数，变形后的曲线AB为聚声器本体母线；所述聚声器本体面积小的底面连接与该底面内径相同的聚声器连接部，所述聚声器连接部与压电换能器连接。本发明专利技术有效增加超声波的探测距离。

【技术实现步骤摘要】
一种增强超声波探测距离的聚声器
本专利技术涉及超声波探测领域，具体涉及一种增强超声波探测距离的聚声器。
技术介绍
目前，超声波探测使用的领域越来越广泛，超声波穿透能力强，探测深度可达数米；灵敏度高，可发现与直径约十分之几毫米的空气隙反射能力相当的反射体；在确定内部反射体的位向、大小、形状及性质等方面较为准确；仅须从一面接近被检验的物体；可立即提供缺陷检验结果。压电换能器可用于将电流转换为声压场，也可以反过来通过声场产生电流。通常，这类器件常用于在空气和液体中产生超声波。要想超声波探测较远的距离，一般方法有增加换能器发射和接收响应，同时减小角度，需要将换能器横截面积增大，这种效果一般都不太理想，增加发射会增加余振，使盲区增加，因此体积小、探测远、角度小、盲区小的超声测距仪受到越来越大需求，特别是工业上的一些智能化、无人化检测设备。
技术实现思路
本专利技术提供一种增强超声波探测距离的聚声器，用于增加超声波的探测距离。本专利技术通过下述技术方案实现：一种增强超声波探测距离的聚声器，所述聚声器安装在产生超声波的压电换能器上，所述聚声器包括聚声器本体和聚声器连接部；所述聚声器本体构型来自于圆台侧面变形：圆台的两个底面不改变位置和大小，取该圆台的一条母线，所述母线与圆台面积小的底面交点为A，母线与圆台面积大的底面交点为B，其中A、B点位置不变，从A到B，线段AB向圆台内部凹进和向圆台外部凸出的变形交替出现形成了连续的曲线AB，线段AB变形后在平面坐标系不同横坐标的A、B两点之间的曲线AB之间至少存在一个凹函数和一个凸函数，凹进变形部分和凸出变形部分之间存在过渡点，变形后的曲线AB为聚声器本体母线；所述聚声器本体面积小的底面连接与该底面内径相同的聚声器连接部，所述聚声器连接部与压电换能器连接。进一步，曲线AB中从A点到B点凹凸变形的幅度逐渐减小。进一步，曲线AB存在过渡点C、D和E，点A和点C之间为凹进变形部分，点C和点D之间为凸出变形部分，点D和点E之间为凹进变形部分。进一步，其特征在于，所述聚声器本体面积小的底面的面积不小于压电换能器横截面的面积。进一步，所述聚声器本体底面水平时，线段AB和空间内的竖直直线夹角为15度-30度。进一步，所述聚声器本体竖直高度为3-15倍超声波的波长。进一步，所述聚声器本体采用超声波反射材料制成且聚声器本体内部光滑。进一步，所述聚声器连接部为管状结构，聚声器连接部内部有与压电换能器外部适配的螺纹。进一步，所述聚声器连接部有排水的小孔。进一步，所述压电换能器内包括电源模块和无线传输模块，所述电源模块包括太阳能充电板。本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：1.本专利技术一种增强超声波探测距离的聚声器，该聚声器形状通过仿真得到，能够有效增加超声波的探测距离。2.本专利技术一种增强超声波探测距离的聚声器，聚声器连接部有排水的小孔，在聚声器朝上时可以排除聚声器内部的水。3.本专利技术一种增强超声波探测距离的聚声器，聚声器和压电换能器连接后变成一体，可进一步减小体积，加上电池模块和无线传输模块，可作为便携测距仪，存在太阳能充电板可作为室外检测仪。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术实施例的限定。在附图中：图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术与压电换能器连接的结构示意图；图3为压电换能器正前方4cm处超声波声压-频率图；图4为本专利技术实施例压电换能器的几何结构图；图5为本专利技术实施例压电换能器远场声压级的极坐标图；图6为本专利技术实施例优化前的压电换能器加聚声器本体几何结构图；图7为本专利技术实施例优化前的压电换能器加聚声器本体的远场声压级的极坐标图；图8为本专利技术实施例优化后的压电换能器加聚声器本体几何结构图；图9为本专利技术实施例优化后的压电换能器加聚声器本体的远场声压级的极坐标图；图10为本专利技术另一个实施例的声压图。附图中标记及对应的零部件名称：1-聚声器本体，2-聚声器连接部，3-压电换能器，4-小孔，5-电源模块，6-无线传输模块，7-完美匹配层，8-优化前的聚声器本体，9-优化后的聚声器本体。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本专利技术作进一步的详细说明，本专利技术的示意性实施方式及其说明仅用于解释本专利技术，并不作为对本专利技术的限定。图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术与压电换能器连接的结构示意图；一种增强超声波探测距离的聚声器，其特征在于，所述聚声器安装在产生超声波的压电换能器上3，所述聚声器包括聚声器本体1和聚声器连接部2；所述聚声器本体构型来自于圆台侧面变形：圆台的两个底面不改变位置和大小，取该圆台的一条母线，所述母线与圆台面积小的底面交点为A，母线与圆台面积大的底面交点为B，其中A、B点位置不变，从A到B，线段AB向圆台内部凹进和向圆台外部凸出的变形交替出现形成了连续的曲线AB，线段AB变形后在平面坐标系不同横坐标的A、B两点之间的曲线AB之间至少存在一个凹函数和一个凸函数，凹进变形部分和凸出变形部分之间存在过渡点，变形后的曲线AB为聚声器本体母线；所述聚声器本体面积小的底面连接与该底面内径相同的聚声器连接部，所述聚声器连接部与压电换能器连接。曲线AB中从A点到B点凹凸变形的幅度逐渐减小。曲线AB存在过渡点C、D和E，点A和点C之间为凹进变形部分，点C和点D之间为凸出变形部分，点D和点E之间为凹进变形部分。所述聚声器本体面积小的底面的面积不小于压电换能器横截面的面积。所述聚声器本体底面水平时，线段AB和空间内的竖直直线夹角为15度-30度。所述聚声器本体竖直高度为3-15倍超声波的波长。所述聚声器本体采用超声波反射材料制成且聚声器本体内部光滑。所述聚声器连接部为管状结构，聚声器连接部内部有与压电换能器外部适配的螺纹。所述聚声器连接部有排水的小孔4。所述压电换能器内包括电源模块5和无线传输模块6，所述电源模块5包括太阳能充电板。在实施例中，主要仿真的是聚声器本体1和压电换能器3。实施例：选用超声波发射的正前方作为探测范围，图3所示为压电换能器正前方4cm处超声波声压-频率图，由图3可知，压电换能器在40kHz左右发射较强，本实施例选用发射40kHz超声波的压电换能器。本实施例利用comsol仿真软件对本专利技术进行仿真。步骤1：聚声器及其优化建模:从文件菜单中选择新建。在新建窗口中，单击模型向导。模型向导在模型向导窗口中，单击二维轴对称。在选择物理场树中选择声学>声-结构相互作用>声-压电相互作用，频域。单击添加。单击研究。在选择研究数中选择一般研究>频率。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种增强超声波探测距离的聚声器，其特征在于，所述聚声器安装在产生超声波的压电换能器上(3)，所述聚声器包括聚声器本体(1)和聚声器连接部(2)；所述聚声器本体构型来自于圆台侧面变形：圆台的两个底面不改变位置和大小，取该圆台的一条母线，所述母线与圆台面积小的底面交点为A，母线与圆台面积大的底面交点为B，其中A、B点位置不变，从A到B，线段AB向圆台内部凹进和向圆台外部凸出的变形交替出现形成了连续的曲线AB，线段AB变形后在平面坐标系不同横坐标的A、B两点之间的曲线AB之间至少存在一个凹函数和一个凸函数，凹进变形部分和凸出变形部分之间存在过渡点，变形后的曲线AB为聚声器本体母线；所述聚声器本体面积小的底面连接与该底面内径相同的聚声器连接部，所述聚声器连接部与压电换能器连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种增强超声波探测距离的聚声器，其特征在于，所述聚声器安装在产生超声波的压电换能器上(3)，所述聚声器包括聚声器本体(1)和聚声器连接部(2)；所述聚声器本体构型来自于圆台侧面变形：圆台的两个底面不改变位置和大小，取该圆台的一条母线，所述母线与圆台面积小的底面交点为A，母线与圆台面积大的底面交点为B，其中A、B点位置不变，从A到B，线段AB向圆台内部凹进和向圆台外部凸出的变形交替出现形成了连续的曲线AB，线段AB变形后在平面坐标系不同横坐标的A、B两点之间的曲线AB之间至少存在一个凹函数和一个凸函数，凹进变形部分和凸出变形部分之间存在过渡点，变形后的曲线AB为聚声器本体母线；所述聚声器本体面积小的底面连接与该底面内径相同的聚声器连接部，所述聚声器连接部与压电换能器连接。


2.根据权利要求1所述的一种增强超声波探测距离的聚声器，其特征在于，曲线AB中从A点到B点凹凸变形的幅度逐渐减小。


3.根据权利要求2所述的一种增强超声波探测距离的聚声器，其特征在于，曲线AB存在过渡点C、D和E，点A和点C之间为凹进变形部分，点C和点D之间为凸出变形部分，点D和点E之间为凹进变形部分。


4....

【专利技术属性】
技术研发人员：刘柯江，李东杰，李浩，李铭，
申请(专利权)人：成都英萨传感技术研究有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51