本实用新型专利技术提供一种基于压电陶瓷片的换能装置，包括：螺栓、后盖板、换能器、变幅杆、法兰；其中，换能器为基于压电陶瓷片的换能器；换能器一端侧装设有后盖板，换能器另一侧端与变幅杆一侧端固定连接；螺栓依次穿过并固定后盖板、换能器、变幅杆；法兰安设于变幅杆位移节点处。本实用新型专利技术所述一种基于压电陶瓷片的换能装置具有电压施加要求低、位移较大、控制平稳、使用方便等特点，可广泛应用于医疗等领域。
【技术实现步骤摘要】
一种基于压电陶瓷片的换能装置
本技术涉及能量转换
，特别是涉及一种基于压电陶瓷片的换能装置。
技术介绍
随着科技水平的发展与人民生活水平的提高，微创医疗以其造成的疼痛感小、创口小、疤痕细小、手术中出血量少、身体恢复快等特点，愈来愈受到医生与病人的欢迎。在微创医疗手术中，超声手术刀的使用极为关键。超声手术刀在使用过程中，往往要求定位准确、操作平稳。但是，在实际使用过程中，超声手术刀的操作往往受到客观环境、执刀医生主观因素等各方面的影响。目前，压电陶瓷材料以其所具有的独特性质，被广泛应用于超声波领域。比如，压电陶瓷片在外加电压的作用下，自身会产生微小形变。如果能对压电陶瓷的该形变特性加以利用，就能实现微小位移的精确控制。实际应用中，外加电压与压电陶瓷片的厚度正相相关，对于常规厚度的单层雅典陶瓷片，其外加电压通常需要1.5千伏/毫米。可见，压电陶瓷片外加电压的等级很高。因此，如果要实现较大位移量的控制，就必须继续加大外加电压等级，这就使得压电陶瓷的利用收到了较大的限制。由此可见，在现有技术中，基于压电陶瓷片的换能装置存在电压施加要求高、实现较大位移难、控制不平稳、使用不便等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种电压施加要求低、能实现较大位移、控制平稳、使用方便的基于压电陶瓷片的换能装置。为了达到上述目的，本技术提出的技术方案为：一种基于压电陶瓷片的换能装置，包括：螺栓(1)、后盖板(2)、换能器(3)、变幅杆(4)、法兰(5)；其中，换能器(3)为基于压电陶瓷片的换能器；换能器(3)一侧端装设有后盖板(2)，换能器(3)另一侧端与变幅杆(4)一侧端固定连接；螺栓(1)依次穿过并固定后盖板(2)、换能器(3)、变幅杆(4)；法兰(5)安设于变幅杆(4)外部位移节点处。综上所述，本技术所述一种基于压电陶瓷片的换能装置包括螺栓、后盖板、基于压电陶瓷片的换能器、变幅杆、法兰。当基于压电陶瓷片的换能器接通外部电压时，该基于压电陶瓷片的换能器产生振动，且压电陶瓷片产生微小形变，该微小形变又使得基于压电陶瓷片的换能器产生微小位移，变幅杆实现了对微小位移的振动放大与能量聚集，并将该放大的振动与聚集的能量传导至外科器械，比如，超声波手术刀等。这样，操作者就能实现外科器械的较大位移，并且平稳控制，使用起来也比较方便。附图说明图1是本技术所述一种基于压电陶瓷片的换能装置的总体组成结构示意图。图2是本技术所述基于压电陶瓷片的换能器实施例的组成结构示意图。图3是本技术所述变幅杆的组成结构示意图。图4是本技术所述后盖板的结构示意图。图5是本技术所述螺栓的结构示意图。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，下面将结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步地详细描述。图1是本技术所述一种基于压电陶瓷片的换能装置的总体组成结构示意图。如图1所示，本技术所述一种基于压电陶瓷片的换能装置，包括：螺栓1、后盖板2、换能器3、变幅杆4、法兰5；其中，换能器3为基于压电陶瓷片的换能器；换能器3一侧端装设有后盖板2，换能器3另一侧端与变幅杆4一侧端固定连接；螺栓1依次穿过并固定后盖板2、换能器3、变幅杆4；法兰5安设于变幅杆4外部位移节点处。本技术中，变幅杆4外部位移节点处为本技术所述基于压电陶瓷片的换能装置能安装于其他外部设备上的安装位。实际应用中，不同结构与不同形状的变幅杆，其位移节点的位置是不同的。也就是说，针对具体的一个变幅杆而言，其位移节点的位置需要根据其自身形状与结构具体确定。进一步地，在变幅杆位移节点处，将本技术所述基于压电陶瓷片的换能装置安装于其他外部设备上，变幅杆自身的振动与其他外部设备自身的振动互不影响。本技术中，螺栓1通过后盖板2固定换能器3、变幅杆4，是为了防止换能器3受到螺栓1的直接挤压，以保证换能器3的位置精确。另外，换能器3的直接外露能实现很好地散热，以保证振动的正常传导。实际应用中，变幅杆4与法兰5可以为一体结构，也可以为分立结构。当变幅杆4与法兰5为分立结构时，法兰5套接在变幅杆4外部位移节点处。总之，本技术所述一种基于压电陶瓷片的换能装置包括螺栓、后盖板、基于压电陶瓷片的换能器、变幅杆、法兰。当基于压电陶瓷片的换能器接通外部电压时，该基于压电陶瓷片的换能器产生振动，且压电陶瓷片产生微小形变，该微小形变又使得基于压电陶瓷片的换能器产生微小位移，变幅杆实现了对微小位移的振动放大与能量聚集，并将该放大的振动与聚集的能量传导至外科器械，比如，超声波手术刀等。这样，操作者就能实现外科器械的较大位移，并且平稳控制，使用起来也比较方便。图2是本技术所述基于压电陶瓷片的换能器实施例的组成结构示意图。如图1、图2所示，本技术中，换能器3包括：2n片带有中心孔7的压电陶瓷片31、导电滑环9；其中，各压电陶瓷片31以面与面叠放的方式进行堆叠；各压电陶瓷片31外侧均设置有导电滑环9；各第2n-1片压电陶瓷片31均通过各自的导电滑环9连接外部电场的一个电极，各第2n片压电陶瓷片31均通过各自的导电滑环9连接外部电场的另一个电极；这里，n为自然数。本技术中，2n片压电陶瓷片31以面与面叠放的方式进行堆叠，且序数为奇数的压电陶瓷片均通过导电滑环连接至外部电场的一个电极，序数为偶数的压电陶瓷片均通过导电滑环连接至外部电场的另一个电极，这样2n片压电陶瓷片31与外部电场组成的电路就成为了较为复杂的串并联回路，从而降低了压电陶瓷片产生微小形变所需施加的外部电压。实际上，通过压电陶瓷片的堆叠与串并联，能将单层压电陶瓷片所需的施加电压由1.5千伏/毫米降低至150伏特/毫米。与现有技术相比，本技术所述基于压电陶瓷片的换能器能在很大程度上降低对施加电压的要求，使得压电陶瓷片能更容易推广利用。而且，压电陶瓷片的堆叠与并联还能实现空间上的节约。图3是本技术所述变幅杆的组成结构示意图。如图1、图3所示，本技术所述变幅杆4为五段式结构，且沿着逐渐远离换能器3的方向，变幅杆4的外径总体上呈逐渐减小的趋势；变幅杆4的五段分别为：连接段、第一中间段、第二中间段、过渡段、前段；其中，连接段一侧端作为所述变幅杆4一侧端与换能器3另一侧端固定连接；连接段另一侧端与第一中间段一侧端固定连接，第一中间段另一侧端与第二中间段一侧端固定连接，第二中间段另一侧端与过渡段一侧端固定连接，过渡段另一侧端与前段一侧端固定连接，前段另一侧端连接外科器械。连接段为扁喇叭状结构，且沿着逐渐远离换能器3的方向，连接段的外径逐渐减小，连接段一侧端的外径与换能器3另一侧端的外径相同。第一中间段、第二中间段均为直柱状结构，且第一中间段的外径小于第二中间段的外径，第一中间段的外径与所述连接段另一侧端的外径相同。过渡段为喇叭状结构，且沿着逐渐远离换能器3的方向，过渡段的外径逐渐减小；过渡段一侧端的外径与所本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于压电陶瓷片的换能装置，其特征在于，所述换能装置包括：螺栓(1)、后盖板(2)、换能器(3)、变幅杆(4)、法兰(5)；其中，换能器(3)为基于压电陶瓷片的换能器；/n换能器(3)一侧端装设有后盖板(2)，换能器(3)另一侧端与变幅杆(4)一侧端固定连接；螺栓(1)依次穿过并固定后盖板(2)、换能器(3)、变幅杆(4)；法兰(5)安设于变幅杆(4)外部位移节点处。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于压电陶瓷片的换能装置，其特征在于，所述换能装置包括：螺栓(1)、后盖板(2)、换能器(3)、变幅杆(4)、法兰(5)；其中，换能器(3)为基于压电陶瓷片的换能器；
换能器(3)一侧端装设有后盖板(2)，换能器(3)另一侧端与变幅杆(4)一侧端固定连接；螺栓(1)依次穿过并固定后盖板(2)、换能器(3)、变幅杆(4)；法兰(5)安设于变幅杆(4)外部位移节点处。
2.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷片的换能装置，其特征在于，所述换能器(3)包括：2n片带有中心孔(7)的压电陶瓷片(31)、导电滑环(9)；其中，各压电陶瓷片(31)以面与面叠放的方式进行堆叠；各压电陶瓷片(31)外侧均设置有导电滑环(9)；各第2n-1片压电陶瓷片(31)均通过各自的导电滑环(9)连接外部电场的一个电极，各第2n片压电陶瓷片(31)均通过各自的导电滑环(9)连接外部电场的另一个电极；这里，n为自然数。
3.根据权利要求1所述的基于压电陶瓷片的换能装置，其特征在于，所述后盖板(2)整体为带有中心孔的柱体结构。
4.根据权利要求1或2所述的基于压电陶瓷片的换能装置，其特征在于，所述变幅杆(4)为五段式结构，且沿着逐渐远离所述换能器(3)的方向，所述变幅杆(4)的外径总体上呈逐渐减小的趋势；所述变幅杆(4)的五段分别为：连接段、第一中间段、第二中间段、过渡段、前段；其中，
连接段一侧端作为所述变幅杆(4)一侧端与所述换能器(3)另一侧端固定连接；连接段另一侧端与第一中间段一侧端固定连接，第一中间段另一侧端与第二中间段一侧端固定连接，第二中间段另一侧端与过渡段一侧端固定连接，过渡段另一侧端与前段一侧端固定连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：王蔚，马韶萍，杨志波，徐振锋，李正阳，孙旺，肖小兵，何东钰，邓柳健，邵玺，于向涛，
申请(专利权)人：河南理工大学，河南省驼人医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河南;41
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