一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层及其制备方法技术

一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层及其制备方法，原材料包括环氧树脂E

【技术实现步骤摘要】
一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及气体超声波传感器
，具体涉及一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层及其制备方法。

技术介绍

[0002]传统的气体超声波传感器所用匹配层，由于其材料为有机物和粒度均匀的纳米无机粉体，材料成本颇高，加工难度与加工成本较大，直接导致气体超声波传感器成本居高不下；同时由于超声波对于匹配层的要求为声阻抗低，现有的匹配层不论是密度还是声阻抗，很难实现理论要求。

技术实现思路

[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的是提供一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层及其制备方法，具有工艺方法简单，原料易得成本低，无污染，能够实现气体超声波换能器中压电陶瓷与气体介质的更加有效匹配。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术采取的技术方案为：
[0005]一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层，其原材料包括环氧树脂E
‑
51、593环氧树脂固化剂组成的基体材料，以及改性空心石英粉的增强材料；
[0006]基体材料中环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂的质量比为(3
‑
7)：1；
[0007]增强材料空心石英粉为基体材料质量的5％
‑
50％。
[0008]一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层的制备方法，包括以下步骤：
[0009]步骤1，基体材料的制备：按照质量比(3
‑
7)：1分别称取环氧树脂E
>‑
51和593环氧树脂固化剂，先往烧杯中加入环氧树脂E
‑
51，然后加入593环氧树脂固化剂，搅拌均匀，在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120
‑
600s，得到基体材料；
[0010]步骤2，匹配层前驱体制备：在基体材料中，加入其质量5％
‑
50％的改性空心石英粉，加入是分2
‑
5次等量加入，每次加入后搅拌均匀再加入下一次；在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120
‑
600s，然后在真空烘箱中抽真空处理120
‑
600s，得到匹配层前驱体；
[0011]步骤3，匹配层的制备：将匹配层前驱体倒入模具中，固化1
‑
24h，固化后取胶相和粉相结合部分，从胶相至粉相密度逐渐变低，即阻抗逐渐变小，制成所需形状的匹配层。
[0012]本专利技术的有益效果是：不同材料复合时由于重力的不同而引起界面出现过渡区，本专利技术利用该过渡区能够制备出阻抗渐变匹配层，该阻抗渐变匹配层具有阻抗连续，且能够更高的传出压电陶瓷的超声波能量的优点。
[0013]本专利技术所采用的工艺方法简单，原料易得，无污染；本专利技术所制备的阻抗渐变匹配层能够实现气体超声波换能器中压电陶瓷与气体介质的更加有效匹配，使得超声波能量能尽可能多的传播到空气中。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例1中的阻抗渐变匹配层示意图。
具体实施方式
[0015]下面结合实施例和附图对本专利技术进行详细说明。
[0016]实施例1，一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层，其原材料包括环氧树脂E
‑
51、593环氧树脂固化剂组成的基体材料，以及改性空心石英粉的增强材料；
[0017]基体材料中环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂的质量比为3：1；
[0018]增强材料空心石英粉为基体材料质量的5％。
[0019]一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层的制备方法，包括以下步骤：
[0020]步骤1，基体材料的制备：按照质量比3：1分别称取环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂，先往烧杯中加入环氧树脂E
‑
51，然后加入593环氧树脂固化剂，搅拌均匀，在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120s，得到基体材料；
[0021]步骤2，匹配层前驱体制备：在基体材料中，加入其质量5％的改性空心石英粉，加入是分2次等量加入，每一次的加入量为总量的1/2，每次加入后搅拌均匀再加入下一次；在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120s，然后在真空烘箱中抽真空处理120s，得到匹配层前驱体；
[0022]步骤3，匹配层的制备：将匹配层前驱体倒入模具中，固化1h，固化后取胶相和粉相结合部分，如图1所示，由于粉相质量轻，会在固化过程中浮在胶相上部分，且由于胶相的胶黏性作用，导致从胶相至粉相密度逐渐变低，即阻抗逐渐变小，制成所需形状的匹配层。
[0023]实施例2，一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层，其原材料包括环氧树脂E
‑
51、593环氧树脂固化剂组成的基体材料，以及改性空心石英粉的增强材料；
[0024]基体材料中环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂的质量比为6：1；
[0025]增强材料空心石英粉为基体材料质量的10％。
[0026]一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层的制备方法，包括以下步骤：
[0027]步骤1，基体材料的制备：按照质量比6：1分别称取环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂，先往烧杯中加入环氧树脂E
‑
51，然后加入593环氧树脂固化剂，搅拌均匀，在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散300s，得到基体材料；
[0028]步骤2，匹配层前驱体制备：在基体材料中，加入其质量10％的改性空心石英粉，加入是分3次等量加入，每一次的加入量为为总量的1/3，每次加入后搅拌均匀再加入下一次；在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散300s，然后在真空烘箱中抽真空处理300s，得到匹配层前驱体；
[0029]步骤3，匹配层的制备：将匹配层前驱体倒入模具中，固化12h，固化后取胶相和粉相结合部分，由于粉相质量轻，会在固化过程中浮在胶相上部分，且由于胶相的胶黏性作用，导致从胶相至粉相密度逐渐变低，即阻抗逐渐变小，制成所需形状的匹配层。
[0030]实施例3，一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层，其原材料包括环氧树脂E
‑
51、593环氧树脂固化剂组成的基体材料，以及改性空心石英粉的增强材料；
[0031]基体材料中环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂的质量比为5：1；
[0032]增强材料空心石英粉为基体材料质量的30％。
[0033]一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层的制备方法，包括以下步骤：
[0034]步骤1，基体材料的制备：按照质量比5：1分别称取环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂，先往烧杯中加入环氧树脂E
‑
51，然后加入593环氧树脂固化剂，搅拌均匀，在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散300s，得到基体材料；
[0035]步骤2，匹配层前驱体制备：在基体材本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层，其特征在于：其原材料包括环氧树脂E
‑
51、593环氧树脂固化剂组成的基体材料，以及改性空心石英粉的增强材料；基体材料中环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂的质量比为(3
‑
7)：1；增强材料空心石英粉为基体材料质量的5％
‑
50％。2.根据权利要求1所述的一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基体材料的制备：按照质量比(3
‑
7)：1分别称取环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂，先往烧杯中加入环氧树脂E
‑
51，然后加入593环氧树脂固化剂，搅拌均匀，在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120
‑
600s，得到基体材料；步骤2，匹配层前驱体制备：在基体材料中，加入其质量5％
‑
50％的改性空心石英粉，加入是分2
‑
5次等量加入，每次加入后搅拌均匀再加入下一次；在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120
‑
600s，然后在真空烘箱中抽真空处理120
‑
600s，得到匹配层前驱体；步骤3，匹配层的制备：将匹配层前驱体倒入模具中，固化1
‑
24h，固化后取胶相和粉相结合部分，从胶相至粉相密度逐渐变低，即阻抗逐渐变小，制成所需形状的匹配层。3.一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层，其特征在于：其原材料包括环氧树脂E
‑
51、593环氧树脂固化剂组成的基体材料，以及改性空心石英粉的增强材料；基体材料中环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂的质量比为3：1；增强材料空心石英粉为基体材料质量的5％。4.权利权利要求3所述的一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基体材料的制备：按照质量比3：1分别称取环氧树脂E
‑
51和593环氧树脂固化剂，先往烧杯中加入环氧树脂E
‑
51，然后加入593环氧树脂固化剂，搅拌均匀，在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120s，得到基体材料；步骤2，匹配层前驱体制备：在基体材料中，加入其质量5％的改性空心石英粉，加入是分2次等量加入，每一次的加入量为为总量的1/2，每次加入后搅拌均匀再加入下一次；在超声波清洗机中使用脱气程序超声分散120s，然后在真空烘箱中抽真空处理120s，得到匹配层前驱体；步骤3，匹配层的制备：将匹配层前驱体倒入模具中，固化1h，固化后取胶相和粉相结合部分，由于粉相质量轻，会在固化过程中浮在胶相上部分，且由于胶相的胶黏性作用，导致从胶相至粉相密度逐渐变低，即阻抗逐渐变小，制成所需形状的匹配层。5.一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层，其特征在于：其原材料包括环氧树脂E
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51、593环氧树脂固化剂组成的基体材料，以及改性空心石英粉的增强材料；基体材料中环氧树脂E
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51和593环氧树脂固化剂的质量比为6：1；增强材料空心石英粉为基体材料质量的10％。6.根据权利要求5所述的一种气体超声波换能器阻抗渐变匹配层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，基体材料的制备：按照质量比6：1分别称取环氧树脂E
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【专利技术属性】
技术研发人员：王士兴，李广军，杨朋，曹文文，
申请(专利权)人：杭州安森智能信息技术有限公司，
类型：发明
国别省市：