一种超声波换能器制造技术

本实用新型专利技术实施例公开了一种超声波换能器，涉及换能器领域，其技术方案包括匹配层、压电元件以及背衬；所述匹配层设在所述压电元件的第一端面上，所述背衬设在所述压电元件的第二端面上；所述压电元件的第一端面上设有第一电极层，压电元件的第二端面上设有第二电极层；所述压电元件的第一端面上设有凹槽。本实用新型专利技术实施例适用于超声波流量计以起到计量作用。作用。作用。

【技术实现步骤摘要】
一种超声波换能器


[0001]本技术涉及换能器领域。尤其是涉及一种超声波换能器。

技术介绍

[0002]气体超声波流量计凭借其稳定性好、测量精度高、量程比宽、维修率低、压力损失小、安装方便等优点，正逐步取代传统的机械式气体流量计。
[0003]超声波换能器作为超声波流量计的核心元件，其性能优劣直接影响到流量计的使用，超声波换能器的核心部件通常包括压电元件、匹配层、背衬。
[0004]现有的压电元件通常为圆柱形的压电陶瓷，当压电陶瓷在振动时，其径向振动较大，对换能器造成一定程度的干扰，从而影响换能器的性能。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本技术实施例提供一种能够减少压电元件径向振动的超声波换能器。
[0006]本技术实施例提供一种超声波换能器，包括匹配层、压电元件以及背衬；
[0007]所述匹配层设在所述压电元件的第一端面上，所述背衬设在所述压电元件的第二端面上；
[0008]所述压电元件的第一端面上设有第一电极层，压电元件的第二端面上设有第二电极层；所述压电元件的第一端面上设有凹槽。
[0009]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述凹槽设有多个，多个所述凹槽将所述压电元件分割成若干个压电元件单元，多个所述凹槽将所述第一电极层分割成若干个第一电极层单元，每一个所述压电元件单元的宽高比为0.4～0.8。
[0010]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述凹槽贯穿所述压电元件的侧壁。
[0011]根据本申请实施例的一种具体实现方式，还包括金属件，所述金属件设在所述压电元件与所述匹配层之间；
[0012]所述金属件与所述压电元件的第一电极层连接，以将各所述第一电极层单元导通；
[0013]所述金属件与所述压电元件通过第一粘接层连接；
[0014]所述金属件与所述匹配层通过第二粘接层连接。
[0015]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述金属件设有凹陷部，所述压电陶瓷设在所述凹陷部内。
[0016]根据本申请实施例的一种具体实现方式，在所述金属件的凹陷部的顶部边沿向外延伸有金属凸沿。
[0017]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述背衬包括设在所述压电元件的端面上的第一背衬以及包覆在所述压电元件周侧的第二背衬；
[0018]所述第一背衬与所述第二背衬为一体成型结构。
[0019]根据本申请实施例的一种具体实现方式，所述匹配层以及所述背衬的外表面上分别设有高分子涂层。
[0020]根据本申请实施例的一种具体实现方式，还包括第一导线和第二导线；
[0021]所述第一导线与所述压电元件设有第二电极层的端面连接，所述第二导线与所述金属凸沿连接，第一导线和第二导线的端部均从所述背衬穿出，第一导线和第二导线用于电信号的传输。
[0022]本技术实施例提供的一种超声波换能器，通过在压电元件上开设凹槽，将压电元件等间隔分成若干份，当压电元件产生振动时，由于凹槽的存在，使得振动的传递产生不连续性，即当振动传递至凹槽处，振动强度会显著降低，因此压电元件会呈现出振动强度随径向方向逐渐减弱的现象，进而使得压电元件获得更加纯净的振动，减少径向振动对压电元件所造成的干扰，从而提高超声波换能器的整体性能。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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技术的一些实施例，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它的附图。
[0024]图1为本申请一实施例超声波换能器的剖视图。
具体实施方式
[0025]下面结合附图对本技术实施例进行详细描述。
[0026]应当明确，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
[0027]图1为本申请一实施例提供的超声波换能器的剖视图，如图1所示，本技术实施例可包括匹配层1、压电元件2以及背衬3。
[0028]匹配层，又叫声学匹配层，其为一种基于环氧树脂和空心玻璃微珠制成的复合材料圆形薄片，匹配层能够较优的完成压电元件与气体介质的声学匹配。
[0029]本实施例，匹配层的声阻抗可为0.8MRalys，外径可为11mm，厚度为可1.2mm。在实际使用时，可根据实际情况进行选择，本实施例在此不作限定。
[0030]压电元件，为可以实现电能与机械能相互转换的圆形柱状压电陶瓷。
[0031]背衬，为吸声结构，其作用是增加换能器振动系统的阻尼，加速消除换能器的余震，通常为环氧树脂、聚氨酯或聚酰胺等材料，通过粘接、灌注或注塑等工艺与压电陶瓷结合在一起。
[0032]本实施例，压电元件2为柱形，匹配层1设在压电元件2的第一端面上，背衬3设在压电元件2的第二端面上；
[0033]压电元件2的第一端面上设有第一电极层，压电元件2的第二端面上设有第二电极层，这里，第一电极层为负极层，第二电极层为正极层，即匹配层1与压电元件2的负极层连接，背衬3与压电元件2的正极层连接。
[0034]第一电极层和第二电极层均为银层电极，银层电极的导电性较好。
[0035]压电元件2的第一端面上设有凹槽21，即凹槽21自压电元件2的第一电极层向第二电极层延伸，但不贯穿第二电极层，在压电元件2第二电极层端部预留一定的厚度，保证压电元件2第二电极层即正极层的完整性。
[0036]凹槽21设有多个，多个凹槽将压电元件分割成若干个压电元件单元，每个所述压电元件单元的宽高比需要满足在0.4～0.8范围内。
[0037]由于多个凹槽将第一电极层分割成若干个第一电极层单元，为了保证换能器正常的运行，每个第一电极层单元分别引出一条导线用于电信号的传输。
[0038]通过在压电元件2上开设凹槽21，当压电元件2产生振动时，由于凹槽21的存在，使得振动的传递产生不连续性，即当振动传递至凹槽21处，振动强度会显著降低，因此压电元件2会呈现出振动强度随径向方向逐渐减弱的现象，进而使得压电元件2获得更加纯净的振动，减少径向振动对压电元件2所造成的干扰，从而提高超声波换能器的整体性能。
[0039]在一实施例中，压电元件2优选为圆柱形的压电陶瓷，圆柱形的压电陶瓷可以在有效的尺寸内，使超声波换能器的发射面积最大化、信号灵敏度达到最高。
[0040]本实施例，压电元件2的厚度可为2.65mm，外径可为10mm，实际使用时可根据具体情况做不同的选择，在此不作限定。
[0041]本实施例，凹槽21的宽度为0.2mm，相邻两凹槽21的间距为1.7mm，凹槽21的深度为2.35mm，实际使用时可根据具体情况开设不同规格的凹槽21，本实施例在此不作限定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超声波换能器，其特征在于：包括匹配层、压电元件以及背衬；所述匹配层设在所述压电元件的第一端面上，所述背衬设在所述压电元件的第二端面上；所述压电元件的第一端面上设有第一电极层，压电元件的第二端面上设有第二电极层；所述压电元件的第一端面上设有凹槽。2.根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于：所述凹槽设有多个，多个所述凹槽将所述压电元件分割成若干个压电元件单元，多个所述凹槽将所述第一电极层分割成若干个第一电极层单元，每一个所述压电元件单元的宽高比为0.4～0.8。3.根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于：所述凹槽贯穿所述压电元件的侧壁。4.根据权利要求2所述的超声波换能器，其特征在于：还包括金属件，所述金属件设在所述压电元件与所述匹配层之间；所述金属件与所述压电元件的第一电极层连接，以将各所述第一电极层单元导通；所述金属件与所述压电元件通过第一粘接层连...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭小健，陈倩，陆利冬，陈红，
申请(专利权)人：金卡智能集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：