本發(fā)明屬于超聲波探頭技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及工控超聲波探頭及提高工控超聲波探頭的方法。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人行業(yè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)工控超聲波探頭的需求量越來(lái)越大，對(duì)探頭的靈敏度要求也越來(lái)越高，而現(xiàn)有的超聲波探頭的靈敏度不高，且目前提高超聲波靈敏度的方法主要是：①?gòu)某暡ㄌ筋^材料入手，降低探頭的聲衰；②調(diào)整超聲波探頭的頻率；③超聲波探頭與電路間的匹配等，使用這些方法調(diào)整后超聲波探頭的靈敏度能夠得到一定的提升，但是其靈敏度依然不能滿足其在機(jī)器人行業(yè)應(yīng)用的要求，因此，如何提升超聲波探頭靈敏度的問(wèn)題亟待被解決。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述缺陷，提供工控超聲波探頭及提高工控超聲波探頭的方法，工控超聲波探頭的靈敏度大幅提升。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案如下：

壓電陶瓷片，由多個(gè)單層陶瓷片上下疊加構(gòu)成，單層陶瓷片正面一角處設(shè)有一向下的正面凹槽，正面凹槽兩端向該角的兩側(cè)面延伸并在該角兩側(cè)面形成內(nèi)凹的正側(cè)凹槽，正凹槽、正側(cè)凹槽將該角分割為單層陶瓷片的第一電極區(qū)，第一電極區(qū)向上的正面為第一正電極面，第一電極區(qū)向下的背面為第三正電極面，第一電極區(qū)的一側(cè)面為第二正電極面，第一正電極面、第二正電極面、第三正電極面相互導(dǎo)通，

單層陶瓷片背面一角處設(shè)有一向下的背面凹槽，背面凹槽兩端向該角的兩側(cè)面延伸并在該角兩側(cè)面形成內(nèi)凹的背側(cè)凹槽，背凹槽、背側(cè)凹槽將該角分割為單層陶瓷片的第二電極區(qū)，第一電極區(qū)、第二電極區(qū)互為對(duì)角，第二電極區(qū)向下的正面為第一負(fù)電極面，第二電極區(qū)向上的背面為第三負(fù)電極面，第二電極區(qū)的一側(cè)面為第二負(fù)電極面，第一負(fù)電極面、第二負(fù)電極面、第三負(fù)電極面相互導(dǎo)通，

正凹槽與第三負(fù)電極面之間所對(duì)應(yīng)的單層陶瓷片的正面為第二電極區(qū)的第四負(fù)電極面，第四負(fù)電極面與第一負(fù)電極面、第二負(fù)電極面、第三負(fù)電極面相互導(dǎo)通，背凹槽與第三正電極面之間所對(duì)應(yīng)的單層陶瓷片的背面為第四正電極面，第四正電極面與第一正電極面、第二正電極面、第三正電極面相互導(dǎo)通，且第四正電極面、第四負(fù)電極面均設(shè)有絕緣涂層，多個(gè)單層陶瓷片疊加時(shí)其各電極面對(duì)應(yīng)導(dǎo)通。

進(jìn)一步的，所述的單層陶瓷片至少為兩個(gè)。

進(jìn)一步的，多個(gè)單層陶瓷片的第二正電極面為第一電極區(qū)的同一側(cè)面，多個(gè)單層陶瓷片的第二負(fù)電極面為第二電極區(qū)的同一側(cè)面。

使用上述壓電陶瓷片的工控高頻超聲波探頭，還包括匹配層、金屬外殼、正極pin針、負(fù)極pin針、pcb板，所述的金屬外殼底端與匹配層膠合，所述的壓電陶瓷片膠合在金屬外殼內(nèi)部對(duì)應(yīng)的匹配層上，金屬外殼上端內(nèi)側(cè)為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，pcb板膠合在金屬外殼的臺(tái)階結(jié)構(gòu)處，壓電陶瓷片正極通過(guò)正極線與pcb板正極連接，壓電陶瓷片負(fù)極通過(guò)負(fù)極線與pcb板負(fù)極連接，正極pin針與pcb板正極鉚接，負(fù)極pin針與pcb板負(fù)極鉚接，金屬外殼頂端以硅膠封口。

多個(gè)單層陶瓷片上下層疊構(gòu)成的壓電陶瓷片，其厚度大，能夠提高工控高頻超聲波探頭的靈敏度，提高探測(cè)效果，并且其上下層疊，各單層陶瓷片間為并聯(lián)關(guān)系，滿足匹配電路的電路要求。

提高工控高頻超聲波探頭的方法，工控高頻超聲波探頭中的壓電陶瓷片由多個(gè)單層陶瓷片上下疊加構(gòu)成，多個(gè)單層陶瓷片為并聯(lián)關(guān)系。

本發(fā)明的有益效果是：采用上述方案，壓電陶瓷片由多個(gè)單層陶瓷片上下疊加構(gòu)成，多個(gè)單層陶瓷片間為并聯(lián)關(guān)系，既增加了壓電陶瓷片的厚度，促使使用該壓電陶瓷片的工控高頻超聲波探頭的靈敏度大幅提高，而且并聯(lián)關(guān)系還使電容與電路匹配，滿足使用要求，該種調(diào)整方法調(diào)整可靠，不僅大幅提高靈敏度，還不影響其使用要求，無(wú)不良影響，更為的可靠。

附圖說(shuō)明

通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明前述的和其他的目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將變得顯而易見(jiàn)。

圖1為本發(fā)明單層陶瓷片三種放置狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明單層陶瓷片疊放狀態(tài)示意圖。

圖3為本發(fā)明單層陶瓷片疊放后的狀態(tài)示意圖。

圖4為本發(fā)明壓電陶瓷片的截面示意圖。

圖5為本發(fā)明工控高頻超聲波探頭的靈敏度測(cè)試圖。

其中：1為單層陶瓷片，1.1為正面凹槽，1.2為正側(cè)凹槽，1.3為背面凹槽，1.4為背側(cè)凹槽，1.11為第一正電極面，1.12為第二正電極面，1.13為第三正電極面，1.14為第四正電極面，1.21為第一負(fù)電極面，1.22為第二負(fù)電極面，1.23為第三負(fù)電極面，1.24為第四負(fù)電極面，2為匹配層，3為金屬外殼，4為正極pin針，5為負(fù)極pin針，6為pcb板，7為壓電陶瓷片，8為正極線，9為負(fù)極線，10為硅膠。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例1：壓電陶瓷片，參照?qǐng)D1至圖3所示，由兩個(gè)單層陶瓷片1上下疊加構(gòu)成，單層陶瓷片1的正面一角處設(shè)有一向下的正面凹槽1.1，正面凹槽1.1兩端向該角的兩側(cè)面延伸并在該角兩側(cè)面形成內(nèi)凹的正側(cè)凹槽1.2，正凹槽1.1、正側(cè)凹槽1.2的內(nèi)凹深度一致，且寬度一致，正凹槽1.1、正側(cè)凹槽1.2將該角分割為單層陶瓷片1的第一電極區(qū)，第一電極區(qū)向上的正面為第一正電極面1.11，第一電極區(qū)向下的背面為第三正電極面1.13，第一電極區(qū)的左側(cè)面為第二正電極面1.12，第一正電極面1.11、第二正電極面1.12、第三正電極面1.13相互導(dǎo)通，電極面區(qū)域設(shè)置導(dǎo)電電極，即設(shè)置銀層，以使成為導(dǎo)電的電極面，使各電極面相互導(dǎo)通，單層陶瓷片1的背面一角處設(shè)有一向下的背面凹槽1.3，背面凹槽1.3兩端向該角的兩側(cè)面延伸并在該角兩側(cè)面形成內(nèi)凹的背側(cè)凹槽1.4，背凹槽1.3、背側(cè)凹槽1.4的內(nèi)凹深度、寬度相同，背凹槽1.3、背側(cè)凹槽1.4將該角分割為單層陶瓷片1的第二電極區(qū)，第一電極區(qū)、第二電極區(qū)相對(duì)，互為對(duì)角，第二電極區(qū)向下的正面為第一負(fù)電極面1.21，第二電極區(qū)向上的背面為第三負(fù)電極面1.23，第二電極區(qū)的一側(cè)面為第二負(fù)電極面1.22，第一負(fù)電極面1.21、第二負(fù)電極面1.22、第三負(fù)電極面1.23相互導(dǎo)通，正凹槽1.1與第三負(fù)電極面1.23之間所對(duì)應(yīng)的單層陶瓷片1的正面為第二電極區(qū)的第四負(fù)電極面1.14，第四負(fù)電極面1.14與第一負(fù)電極面1.11、第二負(fù)電極面1.12、第三負(fù)電極面1.13相互導(dǎo)通，背凹槽1.3與第三正電極面1.13之間所對(duì)應(yīng)的單層陶瓷片1的背面為第四正電極面1.24，第四正電極面1.24與第一正電極面1.21、第二正電極面1.22、第三正電極面1.23相互導(dǎo)通，且第四正電極面1.14、第四負(fù)電極面1.24均設(shè)有絕緣涂層，兩個(gè)單層陶瓷片1疊加時(shí)上邊一個(gè)單層陶瓷片1的第三正電極面1.13與下邊單層陶瓷片1的第一正電極面1.11相對(duì)接觸，兩個(gè)單層陶瓷片1的第二正電極面1.12上下相對(duì)相鄰，即兩個(gè)單層陶瓷片1的第二正電極面1.12處于第一電極區(qū)的統(tǒng)一側(cè)面，同理，兩個(gè)單層陶瓷片1的第二電極區(qū)的電極面對(duì)應(yīng)，兩個(gè)單層陶瓷片1各電極區(qū)的各電極面相互導(dǎo)通，第一電極區(qū)為壓電陶瓷片的正極，第二電極區(qū)為壓電陶瓷片的負(fù)極，兩個(gè)單層陶瓷片1疊加時(shí)電極對(duì)應(yīng)導(dǎo)通，使兩個(gè)單層陶瓷片1為并聯(lián)關(guān)系。

使用上述壓電陶瓷片的工控高頻超聲波探頭，還包括匹配層2、金屬外殼3、正極pin針4、負(fù)極pin針5、pcb板6，金屬外殼3的底端與匹配層2膠合形成一中空且上端開(kāi)發(fā)的腔體，由四個(gè)單層陶瓷片1疊加構(gòu)成的壓電陶瓷片4膠合在金屬外殼3內(nèi)部對(duì)應(yīng)的匹配層2上，壓電陶瓷片4的軸心與金屬外殼3同軸心，金屬外殼3的上端內(nèi)側(cè)為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，pcb板6膠合在金屬外殼的臺(tái)階結(jié)構(gòu)臺(tái)階面處，pcb板6與金屬外殼3同軸心，壓電陶瓷片7的正極通過(guò)正極線8與pcb板6的正極連接，壓電陶瓷片7的負(fù)極通過(guò)負(fù)極線9與pcb板6的負(fù)極連接，正極pin針4的一端與pcb板6正極鉚接，負(fù)極pin針5的一端與pcb板6負(fù)極鉚接，正極pin針4、負(fù)極pin針5的另一端向金屬外殼3外部延伸，pcb板6外側(cè)對(duì)應(yīng)的金屬外殼3頂端以硅膠10封口，本工控高頻超聲波探頭采用了兩個(gè)疊加結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷片7，壓電陶瓷片7的厚度較厚，構(gòu)成壓電陶瓷片7的兩個(gè)單層陶瓷片1的連接關(guān)系為并聯(lián)，從而保證了電路所匹配要求的電容，壓電陶瓷片7的厚度大，靈敏度高。

提高工控高頻超聲波探頭的方法，工控高頻超聲波探頭中的壓電陶瓷片由多個(gè)單層陶瓷片上下疊加構(gòu)成，多個(gè)單層陶瓷片為并聯(lián)關(guān)系。工控超聲波探頭的靈敏度有個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律：壓電陶瓷片越厚，靈敏度越高，因此，要提高工控高頻超聲波探頭的靈敏度須增加壓電陶瓷片的厚度，本提高方法使用由多個(gè)單層陶瓷片上下疊加構(gòu)成的壓電陶瓷片，增加了壓電陶瓷片的厚度，提高了超聲波探頭的靈敏度，滿足于機(jī)器人上的應(yīng)用需求。由于電容值與壓電陶瓷片的厚度成反比：c＝ε×s/d，ε—介質(zhì)的介電系數(shù)(f/m)，s—電極面積(m2)，d—介質(zhì)厚度(m)，壓電陶瓷片的電容需要與電路對(duì)應(yīng)匹配，在根據(jù)電路匹配需求須保證電容不變的前提下，采用多層構(gòu)造的壓電陶瓷片，每層單層陶瓷片采用并聯(lián)的方式，這樣壓電陶瓷片的總電容等于每層單層陶瓷片的電容和，電容器并聯(lián)公式：c總＝c1+c2+……+cn，如此，即滿足匹配電路的要求。通過(guò)此種方法，參照?qǐng)D3所示，可以提高工控高頻超聲波探頭的靈敏度30％以上，不僅大幅提高靈敏度，還不影響其使用要求，無(wú)不良影響，更為的可靠。

實(shí)施例2：壓電陶瓷片，參照?qǐng)D1至圖3所示，由四個(gè)單層陶瓷片1上下疊加構(gòu)成，單層陶瓷片1的正面一角處設(shè)有一向下的正面凹槽1.1，正面凹槽1.1兩端向該角的兩側(cè)面延伸并在該角兩側(cè)面形成內(nèi)凹的正側(cè)凹槽1.2，正凹槽1.1、正側(cè)凹槽1.2的內(nèi)凹深度一致，且寬度一致，正凹槽1.1、正側(cè)凹槽1.2將該角分割為單層陶瓷片1的第一電極區(qū)，第一電極區(qū)向上的正面為第一正電極面1.11，第一電極區(qū)向下的背面為第三正電極面1.13，第一電極區(qū)的左側(cè)面為第二正電極面1.12，第一正電極面1.11、第二正電極面1.12、第三正電極面1.13相互導(dǎo)通，單層陶瓷片1的背面一角處設(shè)有一向下的背面凹槽1.3，背面凹槽1.3兩端向該角的兩側(cè)面延伸并在該角兩側(cè)面形成內(nèi)凹的背側(cè)凹槽1.4，背凹槽1.3、背側(cè)凹槽1.4的內(nèi)凹深度、寬度相同，背凹槽1.3、背側(cè)凹槽1.4將該角分割為單層陶瓷片1的第二電極區(qū)，第一電極區(qū)、第二電極區(qū)相對(duì)，互為對(duì)角，且正面凹槽1.1、背面凹槽1.3相互平行，正面凹槽1.1、背面凹槽1.3的內(nèi)凹深度、寬度相同，第二電極區(qū)向下的正面為第一負(fù)電極面1.21，第二電極區(qū)向上的背面為第三負(fù)電極面1.23，第二電極區(qū)的一側(cè)面為第二負(fù)電極面1.22，第一負(fù)電極面1.21、第二負(fù)電極面1.22、第三負(fù)電極面1.23相互導(dǎo)通，正凹槽1.1與第三負(fù)電極面1.23之間所對(duì)應(yīng)的單層陶瓷片1的正面為第二電極區(qū)的第四負(fù)電極面1.14，第四負(fù)電極面1.14與第一負(fù)電極面1.11、第二負(fù)電極面1.12、第三負(fù)電極面1.13相互導(dǎo)通，背凹槽1.3與第三正電極面1.13之間所對(duì)應(yīng)的單層陶瓷片1的背面為第四正電極面1.24，第四正電極面1.24與第一正電極面1.21、第二正電極面1.22、第三正電極面1.23相互導(dǎo)通，且第四正電極面1.14、第四負(fù)電極面1.24均設(shè)有絕緣涂層，四個(gè)單層陶瓷片1疊加時(shí)上邊一個(gè)單層陶瓷片1的第三正電極面1.13與下邊單層陶瓷片1的第一正電極面1.11相對(duì)接觸，四個(gè)單層陶瓷片1的第二正電極面1.12上下相對(duì)相鄰，即四個(gè)單層陶瓷片1的第二正電極面1.12處于第一電極區(qū)的統(tǒng)一側(cè)面，同理，四個(gè)單層陶瓷片1的第二電極區(qū)的電極面對(duì)應(yīng)，四個(gè)單層陶瓷片1各電極區(qū)的各電極面相互導(dǎo)通，第一電極區(qū)為壓電陶瓷片的正極，第二電極區(qū)為壓電陶瓷片的負(fù)極，四個(gè)單層陶瓷片1疊加時(shí)電極對(duì)應(yīng)導(dǎo)通，使四個(gè)單層陶瓷片1為并聯(lián)關(guān)系。

使用上述壓電陶瓷片的工控高頻超聲波探頭，還包括匹配層2、金屬外殼3、正極pin針4、負(fù)極pin針5、pcb板6，金屬外殼3的底端與匹配層2膠合形成一中空且上端開(kāi)發(fā)的腔體，由四個(gè)單層陶瓷片1疊加構(gòu)成的壓電陶瓷片4膠合在金屬外殼3內(nèi)部對(duì)應(yīng)的匹配層2上，壓電陶瓷片4的軸心與金屬外殼3同軸心，金屬外殼3的上端內(nèi)側(cè)為臺(tái)階結(jié)構(gòu)，pcb板6膠合在金屬外殼的臺(tái)階結(jié)構(gòu)臺(tái)階面處，pcb板6與金屬外殼3同軸心，壓電陶瓷片7的正極通過(guò)正極線8與pcb板6的正極連接，壓電陶瓷片7的負(fù)極通過(guò)負(fù)極線9與pcb板6的負(fù)極連接，正極pin針4的一端與pcb板6正極鉚接，負(fù)極pin針5的一端與pcb板6負(fù)極鉚接，正極pin針4、負(fù)極pin針5的另一端向金屬外殼3外部延伸，pcb板6外側(cè)對(duì)應(yīng)的金屬外殼3頂端以硅膠10封口，本工控高頻超聲波探頭采用了四個(gè)疊加結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷片7，壓電陶瓷片7的厚度較厚，構(gòu)成壓電陶瓷片7的四個(gè)單層陶瓷片1的連接關(guān)系為并聯(lián)，從而保證了電路所匹配要求的電容，壓電陶瓷片7的厚度大，靈敏度高。

提高工控高頻超聲波探頭的方法，選用厚度大、由多個(gè)單層陶瓷片上下疊加構(gòu)成的壓電陶瓷片，各單層陶瓷片疊加時(shí)其電極區(qū)對(duì)應(yīng)一致，電極區(qū)的電極面對(duì)應(yīng)導(dǎo)通，使多個(gè)單層陶瓷片間為并聯(lián)關(guān)系。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。