一种超声波传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种超声波传感器，包含：一压电体，具有隔着该压电体相对的第一表面与第二表面，以及连接第一表面与第二表面的侧表面；一第一声阻匹配层，包含一基体与从该基体的外缘延伸出的侧壁，基体具有隔着该基体相对的第三表面及第四表面，第三表面与压电体的第二表面相接，第一声阻匹配层的侧壁的内表面与压电体的侧表面相接；基体的厚度小于超声波传感器在工作频率下所发出的超声波在第一声阻匹配层中的波长的1/4，且所述侧壁的高度大于压电体的侧表面的高度的1/20；一第二声阻匹配层，具有隔着该第二声阻匹配层相对的第五表面及第六表面，且该第五表面与第四表面相接。且该第五表面与第四表面相接。且该第五表面与第四表面相接。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波传感器


[0001]本专利技术涉及一种超声波传感器，尤其是一种包含双层声阻匹配层的超声波传感器。

技术介绍

[0002]超声波传感器(ultrasonic transducer)可用于近距离物体侦测，其通过发出的超声波碰撞到物体之后反射回来的时间差，可以计算出超声波传感器与待侦测物体之间的距离。对于超声波侦测而言，待侦测物体的类型与性质并不会受到太多的限制，包括各种表面颜色、透明度、硬度的固体、液体、或粉体等，其都可以用超声波传感器来进行侦测。因此，现今超声波传感器已广泛应用于驻车雷达(parking sensor)、位高侦测(level sensor)、薄片层数侦测(multiple sheet detection)及流量侦测(flow meter)等领域。
[0003]超声波传感器的主要组成元件为压电陶瓷片(piezoceramics)，例如以锆钛酸铅(leadzirconate titanate,PZT)材料制作的陶瓷片，其双面会涂布导电层。在使用时施加高频交流电信号会让压电陶瓷产生高频率振动，该高频率振动是一种声波，如果此声波的频率落在超声波范围，即为超声波振动。然而，为了让所产生的超声波能从压电陶瓷传递到空气中，压电陶瓷的声阻(acoustic impedance)必须与空气的声阻匹配才行。
[0004]声阻(Z)＝材料密度(ρ)*超声波声速(C)，压电陶瓷的声阻约为30-35MRayl(106公斤/平方公尺
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秒)，空气的声阻约为430Rayl(公斤/平方公尺<br/>·
秒)，压电陶瓷的声阻与空气的声阻，有非常大的差距，导致压电陶瓷所产生的超声波能量无法传递到空气中，因此声阻匹配层(matching layer)就成了超声波传感器中必要的部件，其会设置在压电陶瓷与空气之间，使得两者的声阻得以匹配，从而可有效地将超声波传递到空气中。用于空气传感器(air transducer)的匹配层的声阻，其最理想值为:√(35M*430)Rayl,约为0.12MRayl，但是自然界中很难找到声阻低于1MRayl而且又耐用的材料，一般业界常用的匹配层材料为高分子树脂与空心玻璃球混合成的复合材料，来达到较低的声阻特性，同时也具有较佳的耐候性及可靠度。
[0005]以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日前已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提出一种超声波传感器，其通过对声阻匹配层设计从外缘延伸出的侧壁来增强元件之间的连接效果，避免压电体与声阻匹配层之间因为高频振动的缘故而发生剥离或破损。
[0007]本专利技术为达上述目的提出以下技术方案：
[0008]一种超声波传感器，包括：一压电体，具有隔着该压电体相对的第一表面与第二表面，以及连接所述第一表面与所述第二表面的侧表面；一第一声阻匹配层，包含一基体与从
该基体的外缘延伸出的侧壁，所述基体具有隔着该基体相对的第三表面及第四表面，所述第三表面与所述压电体的所述第二表面相接，所述第一声阻匹配层的侧壁的内表面与所述压电体的侧表面相接；其中，所述基体的厚度小于所述超声波传感器在工作频率下所发出的超声波在所述第一声阻匹配层中的波长的1/4，且所述侧壁的高度大于所述压电体的侧表面的高度的1/20；以及，一第二声阻匹配层，具有隔着该第二声阻匹配层相对的第五表面及第六表面，且该第五表面与所述第一声阻匹配层的所述第四表面相接。
附图说明
[0009]图1是本专利技术实施例中一超声波传感器的一实施态样的截面示意图；
[0010]图2是本专利技术实施例中一超声波传感器的另一实施态样的截面示意图；
[0011]图3是本专利技术实施例中一超声波传感器的又一实施态样的截面示意图；
[0012]图4是本专利技术实施例中一超声波传感器的又一实施态样的截面示意图；
[0013]图5是本专利技术实施例中一超声波传感器的又一实施态样的截面示意图；
[0014]图6是本专利技术实施例中一超声波传感器的又一实施态样的截面示意图；
[0015]图7是本专利技术实施例中一超声波传感器的又一实施态样的截面示意图；
[0016]图8是本专利技术实施例中一超声波传感器的又一实施态样的截面示意图。
[0017]附图标记说明：100
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超声波传感器102
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压电体102a 第一表面102b 第二表面102c 侧表面104
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第一声阻匹配层104a 基体104b 侧壁104c 第三表面104d 第四表面106
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第二声阻匹配层106a 第五表面106b 第六表面106c 侧壁108
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导线110
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桶状承载体110a 桶底110b 桶身110c 第七表面110d 第八表面112
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减震体114
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管状承载体
114a 内表面114b 外表面114c 第一开口114d 第二开口116
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网状薄片118
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固体颗粒
具体实施方式
[0018]下面结合附图和具体的实施方式对本专利技术作进一步说明。
[0019]在下文的细节描述中，元件符号会标示在附图中成为其中的一部分，并且以可实行该实施例的特例描述方式来表示。这类的实施例会说明足够的细节以使本领域普通技术人员得以实施。为了附图的清楚展示，图中可能有部分元件的尺寸会加以夸大。阅者须了解到本专利技术中亦可利用其他的实施例或是在不悖离所述实施例的前提下，作出结构性、逻辑性及电性上的改变。因此，下文的细节描述不可被视为是一种限定，反之，其中所包含的实施例应由权利要求的范围加以界定。
[0020]首先请参考图1，其绘示出本专利技术实施例中一超声波传感器100的一实施态样的截面示意图。在此实施例中，超声波传感器100包含一压电体102，其具有隔着压电体102相对的第一表面102a与第二表面102b以及连接第一表面102a与第二表面102b的侧表面102c。压电体102可包含实心多边形或圆形的压电材料，或是环状压电材料。该压电材料可以是多层陶瓷制程的压电材料，另，该压电材料可具有沟槽。该些压电材料可包含锆钛酸铅(Pb(ZrTi)O3)、钛酸铅(PbTiO3)等含铅的压电材料，或钛酸钡(BaTiO3)、铌酸钾钠((NaK)NbO3)等不含铅的压电材料，其声阻约为30-35MRayl，远大于空气的声阻430Rayl，故需要设置声阻匹配层来使两者的声阻匹配。压电体102的导电层上可连接导线108，可将外部的高频交流电信号电连接至压电体102，使其产生高频率振动，借以发出超声波。一第一声阻匹配层104，其具有基体104a与从该基体104a的外缘延伸出的侧壁104b，基体104a还具有隔着该基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波传感器，其特征在于，包括：一压电体，具有隔着该压电体相对的第一表面与第二表面，以及连接所述第一表面与所述第二表面的侧表面；一第一声阻匹配层，包含一基体与从该基体的外缘延伸出的侧壁，所述基体具有隔着该基体相对的第三表面及第四表面，所述第三表面与所述压电体的所述第二表面相接，所述第一声阻匹配层的侧壁的内表面与所述压电体的侧表面相接；其中，所述基体的厚度小于所述超声波传感器在工作频率下所发出的超声波在所述第一声阻匹配层中的波长的1/4，且所述侧壁的高度大于所述压电体的侧表面的高度的1/20；以及，一第二声阻匹配层，具有隔着该第二声阻匹配层相对的第五表面及第六表面，且该第五表面与所述第一声阻匹配层的所述第四表面相接。2.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，还包括：一桶状承载体，具有桶底与桶身，且该桶状承载体具有隔着所述桶底相对的第七表面及第八表面；其中，所述压电体、所述第一声阻匹配层以及所述第二声阻匹配层设置于所述桶状承载体的桶内，且所述第七表面与所述第二声阻匹配层的所述第六表面相接。3.如权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于，还包括：一减震体，设置于所述桶状承载体的桶内并包覆所述压电体、所述第一声阻匹配层以及所述第二声阻匹配层。4.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，还包括：一管状承载体，具有隔着该管状承载体相对的内表面与外表面以及相对的第一开口与第二开口，其中所述第二声阻匹配层的所述第六表面从所述管状承载体的所述第一开口露出；以及，一减震体，包覆所述压电体，其中所述管状承载体的所述内表面围绕该减震体并与该减震体相接。5.如权利要求4所述的超声波传感器，其特征在于，所述第二声阻匹配层的所述第五表面的外缘与所述管状承载体位于第一开口端的管体相接。6.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于，所述第二声阻匹配层具有从该第二声阻...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈隆，苏益廷，叶宗寿，
申请(专利权)人：咏业科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：