超聲波換能器及其制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于換能器的技術領域，尤其涉及一種超聲波換能器以及該超聲波換能器 的制造方法。
【背景技術】
[0002] 現(xiàn)有的超聲波換能器結構如圖1所示，主要包括壓電層101、匹配層102、背襯層 103和聲透鏡104 (或者聲延遲片），當在壓電層101兩端加載電信號時，壓電振子產(chǎn)生振動 并分別向前向后福射聲波信號，向前福射的聲信號經(jīng)過匹配層102與聲透鏡104 (或者聲延 遲片）后，發(fā)生一定的衰減進入被檢測對象，向后輻射的聲波信號則大部分被衰減較大的 背襯層103吸收，以熱能的形式被浪費，因而向后輻射的聲波未能得到有效的利用。在該超 聲波換能器結構中，壓電層101 -背襯層103界面處的聲能反射系數(shù)R為：
[0003]
【主權項】
1. 一種超聲波換能器，其特征在于，包括： 壓電層，用于向前或者向后輻射聲波信號，所述壓電層的兩側(cè)分別鍍設有電極； 匹配層，設置于所述壓電層前端并用于傳送向前輻射的聲波信號； 調(diào)諧層，設置于所述壓電層后端，且所述壓電層位于所述調(diào)諧層與所述匹配層之間； 背襯層，用于吸收所述壓電層向后輻射的聲波信號，并位于所述調(diào)諧層之背離所述壓 電層的一側(cè)。
2. 如權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述調(diào)諧層的聲阻抗值Z t、所述背 襯層的聲阻抗值Zb和所述壓電層的聲阻抗值Z 5同時滿足關系式： O < Zt< Zb以及 〇 < I < (。
3. 如權利要求2所述的超聲波換能器，其特征在于，所述調(diào)諧層的聲阻抗范圍為1~ 4MRayl〇
4. 如權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述調(diào)諧層的聲阻抗值Z t、所述背 襯層的聲阻抗值Zb和所述壓電層的聲阻抗值Z 5同時滿足關系式： Zz zt> zb> 〇 以及 f 4 > 〇。 乙h
5. 如權利要求4所述的超聲波換能器，其特征在于，所述調(diào)諧層的聲阻抗為40~ IlOMRayl0
6. 如權利要求1所述的超聲波換能器，其特征在于，所述調(diào)諧層的厚度范圍為1/5~ 4/5波長，其中，所述波長由所述調(diào)諧層的聲速和所述調(diào)諧層的工作頻率之間的比值確定。
7. 如權利要求6所述的超聲波換能器，其特征在于，所述調(diào)諧層的厚度為1/2波長或者 1/4波長。
8. -種探頭，其特征在于，包括超聲波換能器，所述超聲波換能器包括： 壓電層，用于向前或者向后輻射聲波信號，所述壓電層的兩側(cè)分別鍍設有電極； 匹配層，設置于所述壓電層前端并用于傳送向前輻射的聲波信號； 調(diào)諧層，設置于所述壓電層后端，且所述壓電層位于所述調(diào)諧層與所述匹配層之間； 背襯層，用于吸收所述壓電層向后輻射的聲波信號，并位于所述調(diào)諧層之背離所述壓 電層的一側(cè)。
9. 如權利要求8所述的探頭，其特征在于，所述探頭為多普勒探頭、一維陣列探頭或者 多維面陣列探頭。
10. -種超聲波換能器的制造方法，其特征在于，包括以下步驟： 極化處理，提供由壓電材料制成的壓電層并對所述壓電層的兩側(cè)鍍電極，對所述壓電 層兩側(cè)施加電壓完成極化； 設置聲學層，在所述壓電層的前端和后端分別設置匹配層和調(diào)諧層； 切割聲學層，沿所述匹配層朝向所述調(diào)諧層對所述聲學層切割，所形成的切槽深入所 述調(diào)諧層，以切割形成多個獨立的陣元； 設置背襯層，在所述調(diào)諧層一側(cè)設置所述背襯層以使所述背襯層與所述壓電層相對設 置于所述調(diào)諧層兩側(cè)。
11.如權利要求10所述的超聲波換能器的制造方法，其特征在于，在切割聲學層的步 驟中，切割后的所述匹配層和所述壓電層均完全切穿并部分切入所述調(diào)諧層。
【專利摘要】本發(fā)明適用于換能器的技術領域，提供了一種超聲波換能器以及該超聲波換能器的制造方法。該超聲波換能器包括：壓電層，用于向前或者向后輻射聲波信號，壓電層的兩側(cè)分別鍍設有電極；匹配層，設置于壓電層前端并用于傳送向前輻射的聲波信號；調(diào)諧層，設置于壓電層后端，且壓電層位于調(diào)諧層與匹配層之間；背襯層，用于吸收壓電層向后輻射的聲波信號，位于調(diào)諧層之背離壓電層的一側(cè)。通過在壓電層和背襯層之間設置調(diào)諧層，以有效利用壓電層向后輻射的聲波信號，避免部分聲波信號進入背襯層以熱能的形式被衰減，同時利用該調(diào)諧層調(diào)諧超聲探頭的脈沖余響，從而在一定程度上改善超聲波換能器的時域響應和頻域響應。
【IPC分類】B06B1-06
【公開號】CN104722469
【申請?zhí)枴緾N201510093075
【發(fā)明人】王文娟, 周丹, 歐陽波, 莫建華
【申請人】深圳市理邦精密儀器股份有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年3月2日