專利名稱：超聲波換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超聲波換能器，尤其涉及一種直接作用于人體以進(jìn)行理療的超聲波換能器。
背景技術(shù)：
超聲換能器是一種將其它形式的能量轉(zhuǎn)換成超聲能量的裝置，其中應(yīng)用最多的是 電聲換能器，當(dāng)一個(gè)電脈沖作用到換能器上時(shí)就發(fā)射超聲脈沖，其工作原理為壓電效應(yīng)如 果將具有壓電效應(yīng)的介電體置于外電場(chǎng)中，電場(chǎng)會(huì)使介質(zhì)內(nèi)部正負(fù)電荷中心位移，從而導(dǎo) 致介電體產(chǎn)生形變，這種由電產(chǎn)生機(jī)械形變的現(xiàn)象稱為逆壓電效應(yīng)，逆壓電效應(yīng)只產(chǎn)生于 介電體，形變與外電場(chǎng)呈線性關(guān)系且隨外電場(chǎng)反向而改變符號(hào)。因此如果對(duì)具有壓電效應(yīng) 的材料施加交變電壓，那么它在交變電場(chǎng)的作用下將發(fā)生交替的壓縮和拉伸形變，由此而 產(chǎn)生了振動(dòng)，并且振動(dòng)的頻率與所施加的交變電壓的頻率相同，若所施加的電頻率在超聲 頻率范圍內(nèi)，則所產(chǎn)生的振動(dòng)是超聲頻的振動(dòng)，如果這種振動(dòng)耦合到彈性介質(zhì)中去，那么在 彈性介質(zhì)中傳播的波即為超聲波。目前最常用的壓電材料為多晶壓電陶瓷材料，在選擇壓 電材料時(shí)不只需要考慮力學(xué)性質(zhì)，還要考慮電學(xué)性質(zhì)以及電學(xué)和力學(xué)相互耦合的性質(zhì)，這 些分別涉及到彈性常數(shù)、介電常數(shù)和壓電常數(shù)?，F(xiàn)有技術(shù)中的超聲換能器主要應(yīng)用于CT機(jī)、聲納等大型裝置上，其應(yīng)用范圍得到 了極大地局限性，由于超聲波在醫(yī)學(xué)中的有益性能早已經(jīng)得到了證實(shí)，因此需要一種適用 于個(gè)人用戶的超聲換能器作為個(gè)人理療用途，其必須具有體積較小、生產(chǎn)成本較低、可靠性 較強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)，從而普及超聲波的個(gè)人理療作用。

實(shí)用新型內(nèi)容為克服上述缺點(diǎn)，因此本實(shí)用新型的目的就在于提供一種體積較小、生產(chǎn)成本較 低、可靠性較強(qiáng)的超聲波換能器。為了達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種超聲波換能器，它包括產(chǎn) 生用于超聲波的工作部以及用于持握的塑料外殼，工作部包括呈環(huán)狀并從下到上依次層疊 在一起的負(fù)電極片、吸收塊、第二壓電陶瓷片、正電極片、第一壓電陶瓷片，第一壓電陶瓷片 的上方設(shè)置有輻射塊，輻射塊具有一個(gè)平坦的底面以及一個(gè)呈弧形的光滑頂面，底面上開 設(shè)有一螺紋孔，預(yù)應(yīng)力螺栓自下而上依次穿過(guò)負(fù)電極片、吸收塊、第二壓電陶瓷片、正電極 片、第一壓電陶瓷片后連接于輻射塊的螺紋孔內(nèi)，電源線的正極電連接于正電極片，負(fù)極電 連接于負(fù)電極片；塑料外殼自下而上將負(fù)電極片、吸收塊、第二壓電陶瓷片、正電極片、第 一壓電陶瓷片收容于內(nèi)部后連接于輻射塊，塑料外殼的底部設(shè)置有供電源線穿過(guò)的電源線 孔。優(yōu)選地，負(fù)電極片的邊緣具有一負(fù)極延伸端，負(fù)極延伸端自負(fù)電極片的邊緣向下 延伸。優(yōu)選地，正電極片的邊緣具有一正極延伸端，正極延伸端自正電極片的邊緣向下延伸。更優(yōu)地，吸收塊的外邊緣沿軸向開設(shè)有一凹槽，正極延伸端位于凹槽內(nèi)。 進(jìn)一步地，吸收塊由電工鐵制成，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較高。進(jìn)一步地，正電極片與負(fù)電極片由磷銅制成，磷銅材料耐高溫并且導(dǎo)電效果好。進(jìn)一步地，輻射塊由鈦鋁合金制成，鈦鋁合金對(duì)超聲波的導(dǎo)向性較好并且聲阻較 小。更進(jìn)一步地，第一壓電陶瓷片與第二壓電陶瓷片的厚度為5cm，外徑為38mm。由于采用了上述技術(shù)方案，使得本實(shí)用新型的體積較小并且可靠性較強(qiáng)，適合于 個(gè)人用戶的日常使用，并且生產(chǎn)成本較低，促進(jìn)了超聲波理療的推廣應(yīng)用。

附圖1為根據(jù)本實(shí)用新型超聲波換能器的實(shí)施例的主視圖；附圖2為附圖1中工作部的立體拆分圖。其中100、工作部；110、第一壓電陶瓷片；120、第二壓電陶瓷片；130、正電極片； 131、正極延伸端140、吸收塊；141、凹槽；150、輻射塊；151、底面；152、頂面；160、負(fù)電極 片；161、負(fù)極延伸端；170、電源線；180、預(yù)應(yīng)力螺栓；200、塑料外殼；210、電源線孔；220、凸緣。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn) 和特征能更易于被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解，從而對(duì)本實(shí)用新型的保護(hù)范圍做出更為清楚明確 的界定。參見(jiàn)附圖1與附圖2，本實(shí)施例中的超聲波換能器主要由用于產(chǎn)生超聲波的工作 部100以及用于持握的塑料外殼200組成。工作部100包括呈環(huán)狀并從下到上依次層疊在一起的負(fù)電極片160、吸收塊140、 第二壓電陶瓷片120、正電極片130、第一壓電陶瓷片110，第一壓電陶瓷片110與第二壓電 陶瓷片120的厚度為5cm，外徑為38mm，內(nèi)徑為15mm。第一壓電陶瓷片110的上方設(shè)置有輻射塊150，輻射塊150由聲阻較小的鈦鋁合金 材料制成，輻射塊150具有一個(gè)平坦的底面151以及一個(gè)呈弧形的光滑頂面152，頂面152 用于直接與人體皮膚或者服裝相接觸，底面151上開設(shè)有一螺紋孔，預(yù)應(yīng)力螺栓180自下而 上依次穿過(guò)負(fù)電極片160、吸收塊140、第二壓電陶瓷片120、正電極片130、第一壓電陶瓷 片110后連接于輻射塊150的螺紋孔內(nèi)，從而將負(fù)電極片160、吸收塊140、第二壓電陶瓷片 120、正電極片130、第一壓電陶瓷片110、輻射塊150緊固于一起給予一定的預(yù)應(yīng)力，形成一 種夾心式(sandwich)換能器結(jié)構(gòu)，從而保證元件在大功率驅(qū)動(dòng)下處于壓縮狀態(tài)，避免可容 許張應(yīng)力小的陶瓷材料過(guò)分膨脹破裂。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以看出，負(fù)電極片160與預(yù)應(yīng)力螺栓180相連接，預(yù)應(yīng)力螺栓 180由不銹鋼材料制成，從而吸收塊140與輻射塊150均與負(fù)極相連接，為了防止短路，第一 壓電陶瓷片110、第二壓電陶瓷片120、正電極片130的內(nèi)環(huán)圓周面上與外環(huán)圓周面上均涂 覆有一層環(huán)氧樹脂，以防止出現(xiàn)短路的現(xiàn)象。[0023]電源線170用于傳輸高頻信號(hào)源的信號(hào)，高頻信號(hào)源輸出各種幅度與相位均改變 的信號(hào)，例如24V或者36V、頻率為18K 25KHZ的方波，電源線170的正極電連接于正電極 片130，而接地的負(fù)極連接于負(fù)電極片160，根據(jù)附圖1中的連接方式可以看出，第一壓電陶 瓷片110與第二壓電陶瓷片120的相背面連接于接地的電源線170的負(fù)極，而第一壓電陶 瓷片110與第二壓電陶瓷片120的相對(duì)面則同時(shí)連接于電源線170的正極，從而使得第一 壓電陶瓷片110與第二壓電陶瓷片120并聯(lián)在一起，第一壓電陶瓷片110與第二壓電陶瓷 片120分別分擔(dān)50%的總功率。 正電極片130與負(fù)電極片160均由耐高溫、導(dǎo)電性好的磷銅片材料制成。正電極 片130的邊緣具有一正極延伸端131，正極延伸端131自邊緣向下延伸至預(yù)應(yīng)力螺栓180的 下端附近；同樣的，負(fù)電極片160的邊緣也具有一負(fù)極延伸端161，負(fù)極延伸端161自負(fù)電 極片160的邊緣向下延伸至預(yù)應(yīng)力螺栓180的下端附近。吸收塊140由飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度較高的電工鐵制成，吸收塊140的外邊緣沿軸向開 設(shè)有一凹槽141，正極延伸端131位于凹槽141內(nèi)，需要指出的是，凹槽141需要與正極延伸 端131絕緣，否則將會(huì)出現(xiàn)短路現(xiàn)象。吸收塊140吸收反向傳播的超聲波，使得超聲波僅僅 朝向輻射塊150的方向輻射，從而將超聲波導(dǎo)向人體并在人體內(nèi)產(chǎn)生聲壓，產(chǎn)生升溫等多 種物理效果以對(duì)人體產(chǎn)生理療效果。塑料外殼200自下而上將負(fù)電極片160、吸收塊140、第二壓電陶瓷片120、正電極 片130、第一壓電陶瓷片110收容于內(nèi)部，塑料外殼200的內(nèi)壁上設(shè)置有一凸緣220，參見(jiàn)附 圖1所示，輻射塊150的底面151與頂面152之間具有一側(cè)面，該側(cè)面上具有一圈凹痕，當(dāng) 塑料外殼200自下而上套住工作部100時(shí)，凸緣220卡入凹痕內(nèi)從而將塑料外殼200固定 至輻射塊150。這里需要說(shuō)明的是，塑料外殼200與輻射塊150之間可以有多種固定方式， 例如塑料外殼200內(nèi)壁與輻射塊150的外壁相對(duì)應(yīng)的部位可以設(shè)置有相匹配的螺紋，這里 將不再舉例說(shuō)明。塑料外殼200的底部設(shè)置有供電源線170穿過(guò)的電源線孔210，從而電源 線170從電源線孔210引出并與信號(hào)源相連接，電源線170最好使用帶有屏蔽作用的導(dǎo)線， 從而保證信號(hào)的傳輸質(zhì)量。通過(guò)上述實(shí)施方式，不難看出本實(shí)用新型是一種體積較小、生產(chǎn)成本較低、可靠性 較強(qiáng)的超聲波換能器。以上結(jié)合實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型做了詳細(xì)說(shuō)明，只為說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思 及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人了解本實(shí)用新型的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此 限定本實(shí)用新型的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本實(shí)用新型精神實(shí)質(zhì)所做的等效變化或修飾，都應(yīng)涵 蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種超聲波換能器，用于人體的超聲波理療，其特征在于它包括產(chǎn)生超聲波的工作部(100)，所述的工作部(100)包括呈環(huán)狀并從下到上依次層疊在一起的負(fù)電極片(160)、吸收塊(140)、第二壓電陶瓷片(120)、正電極片(130)、第一壓電陶瓷片(110)，所述的第一壓電陶瓷片(110)的上方設(shè)置有輻射塊(150)，所述的輻射塊(150)具有一個(gè)平坦的底面(151)以及一個(gè)呈弧形的光滑頂面(152)，所述的底面(151)上開設(shè)有一螺紋孔，預(yù)應(yīng)力螺栓(180)自下而上依次穿過(guò)所述的負(fù)電極片(160)、吸收塊(140)、第二壓電陶瓷片(120)、正電極片(130)、第一壓電陶瓷片(110)后連接于所述的輻射塊(150)的螺紋孔內(nèi)，電源線(170)的正極電連接于所述的正電極片(130)，負(fù)極電連接于所述的負(fù)電極片(160)；用于持握的塑料外殼(200)，所述的塑料外殼(200)自下而上將所述的負(fù)電極片(160)、吸收塊(140)、第二壓電陶瓷片(120)、正電極片(130)、第一壓電陶瓷片(110)收容于內(nèi)部后連接于所述的輻射塊(150)，所述的塑料外殼(200)的底部設(shè)置有供所述的電源線(170)穿過(guò)的電源線孔(210)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于所述的負(fù)電極片(160)的邊緣 具有一負(fù)極延伸端(161)，所述的負(fù)極延伸端(161)自所述的負(fù)電極片(160)的邊緣向下延 伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于所述的正電極片(130)的邊緣 具有一正極延伸端(131)，所述的正極延伸端(131)自所述的正電極片(130)的邊緣向下延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超聲波換能器，其特征在于所述的吸收塊(140)的外邊緣 沿軸向開設(shè)有一凹槽(141)，所述的正極延伸端(131)位于所述的凹槽(141)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于所述的吸收塊(140)由電工鐵 制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于所述的正電極片(130)與負(fù)電 極片(160)由磷銅制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于所述的輻射塊(150)由鈦鋁合 金制成。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于所述的第一壓電陶瓷片(110) 與第二壓電陶瓷片(120)的厚度為5cm，外徑為38mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種體積較小、生產(chǎn)成本較低、可靠性較強(qiáng)超聲波換能器，它包括工作部與塑料外殼，工作部包括呈環(huán)狀并從下到上依次層疊在一起的負(fù)電極片、吸收塊、第二壓電陶瓷片、正電極片、第一壓電陶瓷片，第一壓電陶瓷片的上方設(shè)置有輻射塊，輻射塊具有底面以及呈弧形的光滑頂面，底面上開設(shè)有一螺紋孔，預(yù)應(yīng)力螺栓自下而上依次穿過(guò)負(fù)電極片、吸收塊、第二壓電陶瓷片、正電極片、第一壓電陶瓷片后連接于輻射塊的螺紋孔內(nèi)，電源線的正極電連接于正電極片，負(fù)極電連接于負(fù)電極片；塑料外殼自下而上將負(fù)電極片、吸收塊、第二壓電陶瓷片、正電極片、第一壓電陶瓷片收容于內(nèi)部后連接于輻射塊，塑料外殼的底部設(shè)置有供電源線穿過(guò)的電源線孔。
文檔編號(hào)A61N7/00GK201586334SQ20092024187
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者陳福元 申請(qǐng)人:陳福元