專利名稱：高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲波換能器，特別是一種能夠在高溫狀態(tài)下應(yīng)用的縱彎振動(dòng)換能器。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，關(guān)于高溫/縱彎振動(dòng)換能器的學(xué)術(shù)論文發(fā)表較多，但能夠在高溫狀態(tài)下實(shí)際應(yīng)用的未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)。而現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)的專利如超聲波流量計(jì)用耐高溫?fù)Q能器(申請(qǐng)?zhí)?200720188149. 2)、可耐高溫導(dǎo)電回路的換能器結(jié)構(gòu)(申請(qǐng)?zhí)?200820137266. 0)、高溫?fù)Q能器(申請(qǐng)?zhí)?9216209. 0)、高溫高效聲發(fā)射換能器(申請(qǐng)?zhí)?1218537. 6)、超聲波高溫?fù)Q能器(申請(qǐng)?zhí)?6220606. 7)、用于碳?xì)浠衔锶剂系母邷仉娀瘜W(xué)換能器(申請(qǐng)?zhí)?96199534. 3)。以上所列舉的是目前國(guó)內(nèi)公開(kāi)的大部分該領(lǐng)域?qū)＠?，但是除了前兩個(gè)是有權(quán)狀態(tài)，后四個(gè)目前均已無(wú)權(quán)，而且都是在上個(gè)世紀(jì)八九十年代申請(qǐng)的。即使是兩個(gè)有權(quán)狀態(tài)的專利，也都是申報(bào)的實(shí)用新型，是對(duì)換能器進(jìn)行的簡(jiǎn)單改進(jìn)，而且從另一個(gè)方面也能夠折射出，最近幾年關(guān)于高溫應(yīng)用領(lǐng)域換能器研究成果的匱乏。目前，高溫?fù)Q能器領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀和前景是1)國(guó)防工業(yè)尤其是航天領(lǐng)域應(yīng)用要求鋁合金強(qiáng)度提高，以降低重量，常規(guī)冶煉技術(shù)已很難再提高鋁合金的機(jī)械強(qiáng)度。例用超聲波的機(jī)械效應(yīng)、聲滲透效應(yīng)、物理化學(xué)效應(yīng)等在同樣的冶煉工藝下，可使機(jī)械強(qiáng)度提高30 % 40 %。2)化纖行業(yè)噴絲板及過(guò)濾芯的清洗雖然已有應(yīng)用聚能型超聲清洗，但因其振幅不夠大及其存在清洗“死角”，導(dǎo)致清洗效果不佳，清洗時(shí)間較長(zhǎng)，生產(chǎn)效率不高。3)管道、煙道防塵及除塵的應(yīng)用管道內(nèi)存在灰塵、顆粒，用水淋除塵及機(jī)械除塵都達(dá)不到理想效果。用常規(guī)超聲波由于換能器向空氣中發(fā)射，空氣的聲阻抗很小Pc = 0.0004X106Kg/m2.S(換能器的聲阻抗Pc = 30X106Kg/m2. S)，不能與換能器本身的P c進(jìn)行匹配，因此發(fā)射時(shí)轉(zhuǎn)換效率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器，填補(bǔ)換能器高溫應(yīng)用領(lǐng)域的的空白。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器，包括換能器本體、本體前端的變幅桿，所述換能器本體中部為疊加起來(lái)的多個(gè)壓電陶瓷片，后部為后蓋板、前部為前輻射塊，在后蓋板與壓電陶瓷片之間安裝有一個(gè)具有反射超聲波功能的反射片，在所述壓電陶瓷片和前部的前輻射塊之間設(shè)置一個(gè)聲學(xué)傳輸特性好的傳聲隔熱片。換能器能夠承受600 650°C工作溫度，其特殊結(jié)構(gòu)是反射片，以增強(qiáng)發(fā)射效果， 提高工作效率。所述換能器本體的前端與變幅桿連接，所述變幅桿可進(jìn)行阻抗匹配和振幅放，所述變幅桿采用階梯形或圓錐形等形式結(jié)構(gòu)，可以是1-3級(jí)。所述變幅桿的前端裝有彎曲振動(dòng)圓盤，所述彎曲振動(dòng)圓盤上沿圓周設(shè)置有若干個(gè)節(jié)圓，以控制振動(dòng)相位。本發(fā)明在換能器端部設(shè)計(jì)彎曲振動(dòng)圓盤，能夠?qū)崿F(xiàn)理想的聲阻抗匹配。由于該換能器系統(tǒng)Q值高達(dá)7000以上，其工作點(diǎn)很窄，要求超聲電源始終要跟蹤換能器的固有諧振頻率，即電源必須是計(jì)算器控制的頻率跟蹤及相位控制電路。特別指出的是換能器在高溫狀態(tài)工作其動(dòng)態(tài)負(fù)載變化大，其超聲電源必須采用雙匹配網(wǎng)絡(luò)。


下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是本發(fā)明所述的高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器的換能器本體結(jié)構(gòu)圖。圖2是高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器的整體結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-2所示，所述的高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器，包括換能器本體、本體前端的變幅桿6，所述換能器本體中部為疊加起來(lái)的多個(gè)壓電陶瓷片3，后部為后蓋板2、前部為前輻射塊1，在后蓋板2與壓電陶瓷片3之間安裝有一個(gè)具有反射超聲波功能的反射片 4，在所述壓電陶瓷片3和前部的前輻射塊1之間設(shè)置一個(gè)聲學(xué)傳輸特性好的傳聲隔熱片5。所述壓電陶瓷片3 —般采用2-8片。換能器能夠承受600 650°C工作溫度，其特殊結(jié)構(gòu)是反射片4，以增強(qiáng)發(fā)射效果， 提高工作效率。所述換能器本體的前端與變幅桿6連接，所述變幅桿6可進(jìn)行阻抗匹配和振幅放， 所述變幅桿6采用階梯形或圓錐形等形式結(jié)構(gòu)，可以是1-3級(jí)。所述變幅桿6的前端裝有彎曲振動(dòng)圓盤7，所述彎曲振動(dòng)圓盤7上沿圓周設(shè)置有若干個(gè)節(jié)圓8，以控制振動(dòng)相位。本發(fā)明在換能器端部設(shè)計(jì)彎曲振動(dòng)圓盤7，能夠?qū)崿F(xiàn)理想的聲阻抗匹配。由于該換能器系統(tǒng)Q值高達(dá)7000以上，其工作點(diǎn)很窄，要求超聲電源始終要跟蹤換能器的固有諧振頻率，即電源必須是計(jì)算器控制的頻率跟蹤及相位控制電路。特別指出的是換能器在高溫狀態(tài)工作其動(dòng)態(tài)負(fù)載變化大，其超聲電源必須采用雙匹配網(wǎng)絡(luò)。
權(quán)利要求
1.一種高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器，包括換能器本體、本體前端的變幅桿，所述換能器本體中部為疊加起來(lái)的多個(gè)壓電陶瓷片，后部為后蓋板、前部為前輻射塊，其特征在于，所述換能器本體的前端與變幅桿連接，所述變幅桿的前端裝有彎曲振動(dòng)圓盤，所述彎曲振動(dòng)圓盤上沿圓周設(shè)置有若干個(gè)節(jié)圓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器，其特征在于，所述變幅桿采用階梯形或圓錐形形式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器，其特征在于，在后蓋板與壓電陶瓷片之間安裝有一個(gè)具有反射超聲波功能的反射片，在所述壓電陶瓷片和前部的前輻射塊之間設(shè)置一個(gè)聲學(xué)傳輸特性好的傳聲隔熱片。
全文摘要
一種高溫大功率縱彎振動(dòng)超聲換能器，包括換能器本體、本體前端的變幅桿，所述換能器本體中部為疊加起來(lái)的多個(gè)壓電陶瓷片，后部為后蓋板、前部為前輻射塊，在后蓋板與壓電陶瓷片之間安裝有一個(gè)具有反射超聲波功能的反射片，在所述壓電陶瓷片和前部的前輻射塊之間設(shè)置一個(gè)聲學(xué)傳輸特性好的傳聲隔熱片。所述換能器本體的前端與變幅桿連接，所述變幅桿可進(jìn)行阻抗匹配和振幅放大，所述變幅桿采用階梯形或圓錐形等形式結(jié)構(gòu)，可以是1-3級(jí)。所述變幅桿的前端裝有彎曲振動(dòng)圓盤，所述彎曲振動(dòng)圓盤上沿圓周設(shè)置有若干個(gè)節(jié)圓，以控制振動(dòng)相位。本發(fā)明在換能器端部設(shè)計(jì)彎曲振動(dòng)圓盤，能夠?qū)崿F(xiàn)理想的聲阻抗匹配。
文檔編號(hào)G10K9/122GK102169687SQ201110071770
公開(kāi)日2011年8月31日 申請(qǐng)日期2011年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月24日
發(fā)明者吳宏, 陳偉, 陳國(guó)超 申請(qǐng)人:無(wú)錫中科超聲技術(shù)有限公司