專利名稱：一種超聲換能器及其制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲換能器，具體是涉及一種壓電復(fù)合晶片超聲換能器及其制備工藝。
背景技術(shù)：
超聲換能器作為超聲檢測的最主要部件之一，其工作機(jī)制為:將電信號加到換能器上，換能器材料受到?jīng)_擊后產(chǎn)生振動，產(chǎn)生超聲，超聲經(jīng)過匹配層透入檢測物中，遇到不同的聲阻抗的材料，將產(chǎn)生反射，反射信號再傳入到換能器，換能器就將聲波轉(zhuǎn)換為電信號，通過信號處理和圖像處理，形成直觀圖像，通過對超聲圖像的分析，判斷機(jī)能是否正常。用來制作超聲換能器的主要材料有壓電陶瓷、壓電復(fù)合材料、壓電單晶材料。目前最為常用的材料為壓電復(fù)合材料。壓電復(fù)合材料是將壓電陶瓷和高聚物按照一定的聯(lián)通方式復(fù)合而成。這種材料具有較低的密度，較高的機(jī)電耦合系數(shù)，高壓電壓力常數(shù)等優(yōu)良特點。壓電復(fù)合材料可按連通性給以分類，以兩個數(shù)字中間加一短線表示，第一個數(shù)字代表壓電相的連通維數(shù)，后一個數(shù)字代表聚合物分量相的連通維數(shù)。復(fù)合材料通過聯(lián)通方式的不同分為1-3型、3-1型、0-3型、2-2型。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超聲換能器。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種基于壓電復(fù)合晶片超聲換能器，由上至下依次包括背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層、第二粘結(jié)層、延遲塊以及定位螺栓；所述背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層設(shè)有同軸通孔，延遲塊上設(shè)有螺紋沉孔，定位螺栓依次穿過背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層額同軸通孔，固定在延遲塊的螺紋沉孔內(nèi)。第一粘結(jié)層將延遲塊和壓電復(fù)合層預(yù)粘接，第二粘結(jié)層將壓電復(fù)合層和背襯材料層預(yù)粘接。進(jìn)一步的，所述背襯材料層為硅酸鹽橡膠層，厚度為0.2 1.5厘米。進(jìn)一步的，所述壓電復(fù)合層為壓電復(fù)合材料晶片，厚度為0.1 I毫米。進(jìn)一步的，所述延遲塊為硅酸鹽和環(huán)氧樹脂混合層，厚度為30 600微米。本發(fā)明公開了一種超聲換能器的制備工藝，包括以下步驟:在背襯材料層和壓電復(fù)合層上加工通孔；在延遲塊上加工螺紋沉孔；在背襯材料層和壓電復(fù)合層下表面旋涂膠水；由上至下依次將背襯材料層、壓電復(fù)合層以及延遲塊預(yù)粘接；使用螺栓通過背襯材料層和壓電復(fù)合層的通孔，旋入延遲塊的螺紋沉孔內(nèi)固定。如果僅僅采 用大量膠水將背襯材料、壓電復(fù)合材料及延遲塊粘結(jié)在一起，在進(jìn)行機(jī)構(gòu)件裝配時很容易使得背襯材料、壓電復(fù)合材料及延遲塊材料位置發(fā)生變化，影響超聲換能器的性能及一致性。并且當(dāng)進(jìn)行超聲換能器最后環(huán)氧封裝過程時，由于環(huán)氧在由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時會產(chǎn)生較大的應(yīng)力，極容易將采用膠水將背襯材料、壓電復(fù)合材料及延遲塊粘結(jié)在一起的換能器結(jié)構(gòu)破壞掉。在實際的生產(chǎn)中，很大一部分換能器都是因為這一原因損壞掉的，因而無法保證高的生產(chǎn)合格率。而發(fā)明采用的方法可以產(chǎn)生一個預(yù)應(yīng)力以防止此種情況發(fā)生，使得在進(jìn)行機(jī)構(gòu)件裝配時避免環(huán)氧由液變固過程中由于應(yīng)力的變化造成的破壞，可以大大提聞生廣合格率。本發(fā)明的優(yōu)點是:本發(fā)明中超聲換能器中延遲塊、壓電復(fù)合層及背襯材料首先通過特殊材料預(yù)粘結(jié)，并通過螺栓進(jìn)行加固，提供一定預(yù)應(yīng)力，使得該超聲換能器在進(jìn)行機(jī)構(gòu)件裝配時避免由于環(huán)氧由液變固過程中由于應(yīng)力的變化造成的破壞，提高生產(chǎn)合格率。本發(fā)明中主要采用螺栓對延遲塊，壓電復(fù)合層及背襯材料進(jìn)行固定，采用此種方法便于采用自動化設(shè)備進(jìn)行批量化生產(chǎn)。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明做更進(jìn)一步的具體說明，本發(fā)明的上述和/或其他方面的優(yōu)點將會變得更加清楚。圖1為本發(fā) 明的一種超聲換能器的橫截圖。圖2為本發(fā)明的一種超聲換能器的俯視圖。圖3為本發(fā)明的壓電復(fù)合層材料結(jié)構(gòu)圖。圖4為本發(fā)明的應(yīng)力作用示意圖。
具體實施例方式如圖1 圖4所示，本發(fā)明公開了一種超聲換能器，由上至下依次包括背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層、第二粘結(jié)層、延遲塊以及定位螺栓；所述背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層設(shè)有同軸通孔，延遲塊上設(shè)有螺紋沉孔，定位螺栓依次穿過背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層額同軸通孔，固定在延遲塊的螺紋沉孔內(nèi)。所述背襯材料層為硅酸鹽橡膠層，厚度為0.2 1.5厘米。所述壓電復(fù)合層為壓電復(fù)合材料晶片，厚度為0.1 I毫米。所述延遲塊為硅酸鹽和環(huán)氧樹脂混合層，厚度為30 600微米。實施例如圖1、2、3、4 所示:選取厚度為1.0cm的硅酸鹽橡膠背襯材料層1，厚度為0.4mm的壓電復(fù)合材料晶片3以及厚度為240微米的延遲塊。背襯材料層I及壓電復(fù)合層3均加工有通孔11，31，對延遲塊5采用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行打孔操作形成螺栓固定口 51，直徑為1.5mm，采用鉆頭將螺栓固定口 51直徑擴(kuò)為2mm，深度為4mm。在背襯材料層和壓電復(fù)合層下表面旋涂膠水構(gòu)成粘接層2、4 ;由上至下依次將背襯材料層、壓電復(fù)合層以及延遲塊預(yù)粘接；采用螺栓6通過通孔11，31及螺栓固定口將背襯材料層1，壓電復(fù)合層3及延遲塊5固定，使其具有一定的預(yù)應(yīng)力。在采用螺栓6進(jìn)行固定過程中，使用夾具固定背襯材料層1，壓電復(fù)合層3及延遲塊5，防止在螺栓6固定過程中三者位置出現(xiàn)偏移，影響超聲換能器性能。其中壓電復(fù)合層2通孔31直徑略大于固定螺栓直徑。在工業(yè)生產(chǎn)中，采用膠水進(jìn)行背襯材料、壓電復(fù)合材料及延遲塊粘結(jié)技術(shù)生產(chǎn)超聲換能器的一次成品率僅為80%左右，而采用本實例制造超聲換能器一次成品率可以達(dá)到95%以上，并且產(chǎn)品性能一致性好。本實例中采用的背襯材料及壓電復(fù)合層均有鎮(zhèn)江暢信超聲電子有限公司公開銷售，當(dāng)然，也可以采用市面上常用的背襯材料及壓電復(fù)合層材料。本發(fā)明提供了一種超聲換能器，具體實現(xiàn)該技術(shù)方案的方法和途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實施例中未 明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種超聲換能器，其特征在于，由上至下依次包括背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層、第二粘結(jié)層、延遲塊以及定位螺栓；所述背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層設(shè)有同軸通孔，延遲塊上設(shè)有螺紋沉孔，定位螺栓依次穿過背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層額同軸通孔，固定在延遲塊的螺紋沉孔內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲換能器，其特征在于，所述背襯材料層為硅酸鹽橡膠層，厚度為0.2 1.5厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲換能器，其特征在于，所述壓電復(fù)合層為壓電復(fù)合材料晶片，厚度為0.1 I暈米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲換能器，其特征在于，所述延遲塊為硅酸鹽和環(huán)氧樹脂混合層，厚度為30 600微米。
5.一種超聲換能器的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟: 在背襯材料層和壓電復(fù)合層上加工通孔； 在延遲塊上加工螺紋沉孔； 在背襯材料層和壓電復(fù)合層下表面旋涂膠水； 由上至下依次將背襯材料層、壓電復(fù)合層以及延遲塊預(yù)粘接； 使用螺栓通過背襯材料層和壓電復(fù)合層 的通孔，旋入延遲塊的螺紋沉孔內(nèi)固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種超聲換能器及其制備工藝，由上至下依次包括背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層、第二粘結(jié)層、延遲塊以及定位螺栓；所述背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層設(shè)有同軸通孔，延遲塊上設(shè)有螺紋沉孔，定位螺栓依次穿過背襯材料層、第一粘結(jié)層、壓電復(fù)合層以及第二粘結(jié)層額同軸通孔，固定在延遲塊的螺紋沉孔內(nèi)。本發(fā)明超聲換能器可以避免由于環(huán)氧應(yīng)力變化而導(dǎo)致其性能降低甚至損壞，提高超聲換能器的生產(chǎn)合格率。
文檔編號B06B1/06GK103230866SQ20131012629
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月11日
發(fā)明者陳江龍, 吳浩東 申請人:鎮(zhèn)江暢信超聲電子有限公司