專利名稱：水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種換能器，特別是涉及一種水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器。
背景技術(shù)：
自古以來，人類就認(rèn)識到音樂對情緒和生理的影響，并用音樂來解除疾病的痛苦。近年來發(fā)達(dá)國家隨著亞健康人群數(shù)量的不斷增加和自然療法的興起，音樂療法逐漸得到人們的關(guān)注和歡迎。音樂療法的基礎(chǔ)為人體的音樂感知。人體音樂感知接受途徑為耳朵(聽覺)。以往，中國音樂治療以聆聽方式為主，2002年衛(wèi)生部中日友好醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究所中西醫(yī)結(jié)合亞健康研究室引入全日本音樂治療聯(lián)盟理事小松明先生發(fā)明的體感音樂振動床墊和沙發(fā)，創(chuàng)建宮音體感振動療法，并開展了宮音體感振動療法的基礎(chǔ)與臨床研究。
鑒于聲波在介質(zhì)中的傳播特性和研究中發(fā)現(xiàn)，人體對體感音樂振動床墊或沙發(fā)的音樂聲波感知遠(yuǎn)不如音樂發(fā)射換能器在水介質(zhì)中的效果好。其原因在于人體的聲阻抗與水的接近，而與空氣相比差幾個量級。故開始進(jìn)行水中音樂體感振動發(fā)射換能器的研制和相關(guān)生物學(xué)效應(yīng)研究。
目前國內(nèi)有水下壓電揚聲器的報道，它的工作場所是游泳池，與本發(fā)明的原理、結(jié)構(gòu)都不相同。該水下壓電揚聲器體積大，低頻效果差；它強調(diào)的是音樂聲在水中些微傳播，使聽覺神經(jīng)達(dá)到感知為目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明提供的水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，包括殼體1、2塊金屬基片3、2塊壓電敏感元件4和水密電纜9；其特征在于還包括聲負(fù)載導(dǎo)體材料5、密封圈7，電纜的密封螺釘8；其中將壓電敏感元件4粘結(jié)在金屬基片3上，將壓電敏感元件4的面朝向殼體1兩側(cè)，并固定在殼體1上；壓電敏感元件4與殼體1之間用聚胺脂膠2密封，兩個壓電元件4的外側(cè)極化方向相反；所述的殼體1開有電纜線密封口，該密封口內(nèi)設(shè)置至少一個密封圈7，密封圈7內(nèi)螺合固定一帶有中心孔的螺釘8，一根電纜線10通過螺釘8中心孔穿入殼體1內(nèi)，2塊壓電敏感元件4的兩根芯線，用兩個焊點6，分別焊接于同一根電纜線10的上，作為兩個壓電元件的一個公用電極；在兩個基片中間用導(dǎo)電膠粘結(jié)一個聲負(fù)載導(dǎo)體材料5，聲負(fù)載導(dǎo)體材料5連接于信號線的另一極11.
所述的電纜線9為水密電纜.
所述的密封圈7，設(shè)置3-5個橡膠墊圈，當(dāng)用穿孔螺釘8螺緊在殼體上時，橡膠墊圈的彈性作用將向直徑方向膨脹，使密封孔內(nèi)壁和電纜絕緣層同時被緊緊擠壓，即實現(xiàn)了腔體內(nèi)的密封。
所述的壓電敏感元件4包括PZT-4發(fā)射型壓電陶瓷和耐高溫的WO-2發(fā)射型壓電陶瓷，其直徑50mm-100mm，厚度0.5mm-1.0mm。
所述的金屬基片3的厚度是壓電元件的1.2倍，其外徑與殼體1內(nèi)腔相匹配，所述的聲負(fù)載導(dǎo)體材料5，殼體1或金屬基片3，均由銅、鋁和不銹鋼等材料制作，其聲負(fù)載導(dǎo)體材料5，的直徑是壓電元件的一半，其高度視殼體的尺寸而定。
本發(fā)明的優(yōu)點在于a)a)由于采用兩只同樣壓電敏感元件4，分別粘結(jié)在同樣的兩只金屬基片3上，分別固定于殼體的兩側(cè)，即形成兩個雙迭片“彎曲振動”的裝置。兩個壓電敏感元件相對殼體的極化方向相反，為的是讓它們在振動時，對于空間任意一點同相位，以獲取比單個雙迭片更強的振動幅度。
b)b)由于采用“間支”固定的方式，即固定基片3于殼體上的方式是當(dāng)基片兩側(cè)的邊緣受夾持，其接觸面積越少越好，最理想的狀況是基片3，上、下面與夾持物的接觸點各為一個園圈(或接近為一個園圈)，此時雙迭片的基頻諧振頻率最低、諧振時的阻抗亦最低(相對其它的固定方式)。
c)c)還包括設(shè)置一塊聲負(fù)載導(dǎo)體材料5在殼體1內(nèi)，它連接于信號線的另一極11。其作用是使兩個雙迭片通過5形成互輻射，從而把諧振頻率進(jìn)一步降低到原來的一半。
d)d)采用聚胺脂膠2作壓電敏感元件4的水密和電絕緣材料，因為水是電的導(dǎo)體，必須用聚氨肢膠2將壓電陶瓷4包覆起來，免于與水連通短路；同時，聚氨脂膠2的聲阻抗與介質(zhì)水和人體的聲阻抗較為一致，便于音樂聲波在水中和人體的傳播、輻射，實現(xiàn)音樂體感振動。


圖1是本發(fā)明的水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器結(jié)構(gòu)圖具體實施方式
參照圖，圖中殼體1；聚胺脂膠2；金屬基片3；壓電敏感元件4，聲負(fù)載導(dǎo)體材料5；焊點6；密封圈7，密封穿孔螺釘8；水密電纜9；電纜芯線10為一極；另一極11。
壓電敏感元件4采用PZT(壓電陶瓷)，其直徑50mm-100mm，厚度0.5mm-1.0mm的圓片，它具有壓電特性，即受外力作用的時候，它產(chǎn)生電荷；反之，給予電荷它發(fā)生形變。因此，輸入交變的音樂電信號，它就發(fā)出音樂的振動聲。根據(jù)本發(fā)明宮音音樂的特點，大部分是幾百赫的低頻，同時浴器的體積有限，需要小體積的音樂發(fā)射換能器。這對發(fā)射換能器來說是個矛盾。(任何物體的固有諧振頻率的客觀規(guī)律是物體越大諧振頻率越低，越小諧振頻率越高)為解決這個問題采用水聲界通常使用的雙迭片“彎曲振動”方式，即將壓電敏感元件4粘結(jié)在不銹鋼或銅基片3上，其直徑在80mm-120mm之間，厚度是壓電元件的1.2倍，將這個復(fù)合體固定在殼體1上，固定的方式叫“間支”，只在周邊壓緊一條線。固定基片3于殼體上的方式是使基片兩側(cè)的邊緣受夾持，其接觸面積越少越好，最理想的狀況是基片3上、下面與夾持物的接觸點各為一個園圈(或接近為一個園圈)，這種固定方式通常稱為“間支”。對于雙迭片“彎曲振動”的好處是“間支”比其它固定條件如“嵌死”、“自由”等狀態(tài)的諧振頻率、阻抗更低。是發(fā)明采用的一種安裝方式。為增加輻射聲功率，采用雙面輻射，兩個壓電元件4的外側(cè)極化方向相反，兩個焊點6均焊接于同一根信號線10上，使振動相位一致；為進(jìn)一步降低基頻的諧振頻率，在兩個基片中間用導(dǎo)電膠粘結(jié)一個聲負(fù)載導(dǎo)體材料5，如銅、鋁和不銹鋼等，其直徑是壓電元件的一半，高度視殼體的尺寸而定。
所述的殼體1，開有電纜線密封口，該密封口內(nèi)設(shè)置為3個密封圈7，它在密封口內(nèi)被帶有中心孔的螺釘8螺緊固定，并起到了密封作用。一根電纜線10通過螺釘8中心孔穿入殼體1內(nèi)，2塊壓電敏感元件4，由兩個焊點6焊接于同一根電纜線上，作為一極10；在兩個基片中間用導(dǎo)電膠粘結(jié)一個聲負(fù)載導(dǎo)體材料5，聲負(fù)載導(dǎo)體材料5采用一塊長10mm，直徑25-50mm的銅、鋁或不銹鋼材料均可以，該聲負(fù)載導(dǎo)體材料5連接于信號線的另一極11。其作用是使兩個雙迭片通過聲負(fù)載導(dǎo)體材料5形成互輻射，從而把諧振頻率進(jìn)一步降低，到原來的一半。聚胺脂膠2是一種水密電絕緣材料，既耐水又與水有較一致的聲阻抗匹配。7，8是電纜的密封口，9是水密電纜。
使用環(huán)境是浴池、浴盆、浴桶和洗腳盆容器等的水中；水溫攝氏40-50度；由于使用環(huán)境的局限性，其發(fā)射換能器的幾何尺寸不能大；由于宮調(diào)音樂的頻譜大部分處于低頻段(100HZ-1000HZ)，因此本發(fā)射換能器的低頻發(fā)射效果好，頻帶寬，耐溫性能好，工作壽命長。適合用于水中宮音音樂的發(fā)射，并產(chǎn)生體感振動。從而可實現(xiàn)人體生物效應(yīng)的研究。
權(quán)利要求
1.一種水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，包括殼體1、2塊金屬基片3、2塊壓電敏感元件4和水密電纜9；其特征在于還包括聲負(fù)載導(dǎo)體材料5、密封圈7，電纜的密封螺釘8；其中將壓電敏感元件4粘結(jié)在金屬基片3上，將壓電敏感元件4的面朝向殼體1兩側(cè)，并固定在殼體1上；壓電敏感元件4與殼體1之間用聚胺脂膠2密封，兩個壓電元件4的外側(cè)極化方向相反；所述的殼體1開有電纜線密封口，該密封口內(nèi)設(shè)置至少一個密封圈7，密封圈7內(nèi)螺合固定一帶有中心孔的螺釘8，一根電纜線10通過螺釘8中心孔穿入殼體1內(nèi)，2塊壓電敏感元件4的兩根芯線，用兩個焊點6，分別焊接于同一根電纜線10的上，作為兩個壓電元件的一個公用電極；在兩個基片中間用導(dǎo)電膠粘結(jié)一個聲負(fù)載導(dǎo)體材料5，聲負(fù)載導(dǎo)體材料5連接于信號線的另一極11。
2.按權(quán)利要求1所述的水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，其特征在于所述的電纜線9為水密電纜。
3.按權(quán)利要求1所述的水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，其特征在于所述的密封圈7設(shè)置3-5個橡膠墊圈。
4.按權(quán)利要求1所述的水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，其特征在于所述的壓電敏感元件4包括PZT-4發(fā)射型壓電陶瓷和耐高溫的WO-2發(fā)射型壓電陶瓷，其直徑50mm-100mm，厚度0.5mm-1.0mm。
5.按權(quán)利要求1所述的水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，其特征在于所述的金屬基片3的厚度是壓電元件的1.2倍，其外徑與殼體1內(nèi)腔相匹配。
6.按權(quán)利要求1所述的水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，其特征在于所述的聲負(fù)載導(dǎo)體材料5，殼體1或金屬基片3，均由銅、鋁和不銹鋼等材料制作，其聲負(fù)載導(dǎo)體材料5的直徑是壓電元件的一半，其高度視殼體的尺寸而定。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種水中音樂體感振動發(fā)射壓電型換能器，包括壓電敏感元件粘結(jié)在金屬基片上，將壓電敏感元件的面朝向殼體兩側(cè)，并固定在殼體上；壓電敏感元件與殼體之間用聚胺酯膠密封，兩個壓電元件的外側(cè)極化方向相反；所述的殼體開有電纜線密封口，該密封口內(nèi)設(shè)置至少一個密封圈，密封圈內(nèi)螺合固定一帶有中心孔的螺釘，一根電纜線通過螺釘中心孔穿入殼體內(nèi)，壓電敏感元件的兩根芯線，用兩個焊點，分別焊接于同一根電纜線的上，作為兩個壓電元件的一個公用電極；在兩個基片中間用導(dǎo)電膠粘結(jié)一個聲負(fù)載導(dǎo)體材料，聲負(fù)載導(dǎo)體材料連接于信號線的另一極。本發(fā)明的換能器采用“間支”固定方式，和采用雙面輻射，與已有的相比諧振頻率、阻抗更低。
文檔編號A61H23/00GK1743086SQ20041007367
公開日2006年3月8日 申請日期2004年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月31日
發(fā)明者孫德興, 邵道遠(yuǎn), 魏育林 申請人:中國科學(xué)院聲學(xué)研究所, 中日友好醫(yī)院