【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超声换能器，更具体地说，本专利技术涉及一种高强度聚焦超声换能器及聚焦方法。
技术介绍
1、超声波聚焦换能器的应用非常广泛，并在医学、美容、地质、工业、量测等领域中得到了广泛应用；在市场上，越来越多的超声波聚焦换能器被开发出来。
2、在雾化器领域中，传统的雾化器一般利用超声波的振动效果进行雾化，因此需要将精油加水稀释后才可以雾化并且只能将精油在表面进行雾化，而加水稀释后的精油容易变质，若是对变质后的精油进行雾化，会影响人体健康；而不加水稀释的精油属于粘稠度高的液体，对这种液体的雾化效果较差，为了将粘稠度高的液体雾化，有必要开发一种聚焦型的换能器来雾化粘稠度高的液体，能在不添加水的条件下雾化精油，以达到较好的雾化效果；并且，这种聚焦型换能器也能够应用在医学领域，应用于高强度的聚焦治疗。因此，有必要提出一种高强度聚焦超声换能器及聚焦方法，以至少部分地解决现有技术中存在的问题。
技术实现思路
1、在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
2、为至少部分地解决上述问题，本专利技术提供了一种高强度聚焦超声换能器，包括：聚焦陶瓷片，其一侧为凹面且相对的另一侧为凸面；所述聚焦陶瓷片为曲面结构或瓦片状结构；
3、所述聚焦陶瓷片为凹面的一侧设有声透镜，或者，所述
4、优选的是，所述声透镜与聚焦陶瓷片连接的一侧为凸面，声透镜的另一侧为平面。
5、优选的是，所述声透镜为金属材料、塑料或无机非金属材料中的一种。
6、优选的是，所述聚焦陶瓷片的凹面与外壳之间的介质作为透镜使用。
7、优选的是，所述聚焦陶瓷片采用曲面结构时，外壳为圆筒形，外壳的材料选用橡胶材料或塑料。
8、优选的是，所述聚焦陶瓷片采用瓦片状结构时，外壳为矩形框，外壳的材料选用塑料或金属材料。
9、优选的是，沿所述聚焦陶瓷片的弧形截面的对称中心线将聚焦陶瓷片划分成多个弧形单元，每个弧形单元均对应一个超声波发射单元；多个弧形单元的曲率均相同，或者多个弧形单元的曲率不同。
10、优选的是，其中，对所述聚焦陶瓷片的多个弧形单元的结构进行优化，包括：
11、确定弧形单元的设计参数，其中，所述弧形单元的设计参数包括每个弧形单元外弧面的水平宽度和竖直高度；
12、设定遗传算法参数，并随机生成初始种群；其中，遗传算法参数包括种群大小、个体大小、交叉概率、变异概率和最大迭代次数；
13、将随机生成的初始种群输入预先构建的聚焦陶瓷片的有限元模型中，并进行有限元仿真数值模拟；
14、依据聚焦陶瓷片的结构构建与超声波聚焦相关的目标函数，通过有限元仿真数值模拟求解目标函数；
15、利用目标函数的求解结果计算适应度，然后利用适应度判断迭代次数是否满足中止条件，若否，则通过遗传算法的优化进行选择、变异和交叉生成新的种群再次输入至预先构建的聚焦陶瓷片的有限元模型中继续迭代，若是，则输出优化后的设计参数。
16、一种高强度聚焦超声换能器的聚焦方法，包括：
17、依据待超声主体的类型，预测超声波聚焦时焦点处的最小超声波强度；
18、判断最小超声波强度是否能对待超声主体起到预设效果，若否，则依据待超声主体达到预设效果所需的目标超声波强度，对超声波发射单元的输出功率进行调节，以使最小超声波强度达到目标超声波强度，并以对应的超声波发射单元的输出功率为工作时的最小输出功率；若是，则以超声波发射单元设定的最小输出功率为工作时的最小输出功率。
19、优选的是，若最小超声波强度能对待超声主体起到预设效果，则继续确定焦点在待超声主体中的位置信息；
20、依据焦点在待超声主体中的位置信息，确定待超声主体的最小液位信息；
21、依据待超声主体的最小液位信息，设定待超声主体的初始液位信息，以使待超声主体能够雾化；
22、确定焦点在待超声主体中的位置信息，包括：
23、使超声波发射单元向待超声主体中发射脉冲式的超声波，并同时通过超声波接收单元接收超声波的脉冲信号；
24、通过控制单元依据接收到的超声波的脉冲信号的平均幅值确定焦点是否在待超声主体中，若是，则能够确定焦点在待超声主体中的位置信息，若否，则使待超声主体的液位升高，再确定焦点在待超声主体中的位置信息。
25、优选的是，依据待超声主体的类型，预测超声波聚焦时焦点处的最小超声波强度，包括：
26、预先获得超声波在多种类型的待超声主体中聚焦时，每种待超声主体的超声波衰减参数以及超声波能够穿过的距离；
27、其中，应用在雾化领域时，待超声主体为精油或水等液体，超声波衰减参数以及超声波能够穿过的距离，与待超声主体的材料特性和其中所含气泡量相关；
28、应用在医疗领域时，待超声主体为人体皮肤，超声波衰减参数以及超声波能够穿过的距离，与人的年龄相关；
29、依据待超声主体的超声波衰减参数和超声波能够穿过的距离确定焦点处的最小超声波强度；
30、将获取的各个类型的待超声主体所对应的焦点处的最小超声波强度进行存储。
31、相比现有技术，本专利技术至少包括以下有益效果：
32、本专利技术所述的高强度聚焦超声换能器及聚焦方法，应用在医疗领域时，例如美容仪，可将声透镜平面的一侧与皮肤表面贴合，聚焦的焦点则作用于皮肤里侧，达到美容和治疗的效果；与现有技术不同的是，现有的美容仪中的超声换能器结构相对复杂，而本专利技术中的超声换能器的结构简单，不需要另外设置与皮肤贴合的结构，直接采用声透镜或填充在外壳中的耦合剂与皮肤贴合即可，减少超声波的衰减，达到更好的聚焦效果，降低医疗仪器的工作功率；
33、应用在雾化领域时，能够实现对精油等粘稠度较高的液体进行雾化，改变声透镜的高度能够适应于不同液位高度的液体，并且，雾化过程环保安全，防止精油等液体加水稀释后变质而对人体产生影响；本专利技术的超声换能器结构简单，灵活易用；
34、通过聚焦方法，能够依据不同的待超声主体设定超声波发射单元的最小输出功率，从而降低聚焦超声换能器的工作功率，达到节能的目的，实现更精准的档位调节。
35、本专利技术所述的高强度聚焦超声换能器及聚焦方法，本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种高强度聚焦超声换能器，其特征在于，包括：聚焦陶瓷片(1)，其一侧为凹面且相对的另一侧为凸面；所述聚焦陶瓷片(1)为曲面结构或瓦片状结构；
2.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述声透镜(2)与聚焦陶瓷片(1)连接的一侧为凸面，声透镜(2)的另一侧为平面。
3.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述声透镜(2)为金属材料、塑料或无机非金属材料中的一种。
4.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述聚焦陶瓷片(1)的凹面与外壳之间的介质作为透镜使用。
5.根据权利要求4所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述聚焦陶瓷片(1)采用曲面结构时，外壳为圆筒形壳体(3A)，外壳的材料选用橡胶材料或塑料。
6.根据权利要求4所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述聚焦陶瓷片(1)采用瓦片状结构时，外壳为矩形框(3B)，外壳的材料选用塑料或金属材料。
7.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，沿所述聚焦陶瓷片(1)的弧形截面的对称中心
8.一种根据权利要求1-7任一项所述的高强度聚焦超声换能器的聚焦方法，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的高强度聚焦超声换能器的聚焦方法，其特征在于，若最小超声波强度能对待超声主体起到预设效果，则继续确定焦点在待超声主体中的位置信息；
10.根据权利要求8所述的高强度聚焦超声换能器的聚焦方法，其特征在于，依据待超声主体的类型，预测超声波聚焦时焦点处的最小超声波强度，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种高强度聚焦超声换能器，其特征在于，包括：聚焦陶瓷片(1)，其一侧为凹面且相对的另一侧为凸面；所述聚焦陶瓷片(1)为曲面结构或瓦片状结构；
2.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述声透镜(2)与聚焦陶瓷片(1)连接的一侧为凸面，声透镜(2)的另一侧为平面。
3.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述声透镜(2)为金属材料、塑料或无机非金属材料中的一种。
4.根据权利要求1所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述聚焦陶瓷片(1)的凹面与外壳之间的介质作为透镜使用。
5.根据权利要求4所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述聚焦陶瓷片(1)采用曲面结构时，外壳为圆筒形壳体(3a)，外壳的材料选用橡胶材料或塑料。
6.根据权利要求4所述的高强度聚焦超声换能器，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：王振，王岩，刘通，
申请(专利权)人：东莞市西喆电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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