一种模块化大功率超声波换能器

1.本发明涉及功率超声技术领域，更具体地说，涉及一种模块化大功率超声波换能器。


背景技术：

2.现有技术中的超大功率的棒式超声系统结构只是单个换能器简单串联联接，各个单体之间很难实现同频谐振，因此超声信号发生电路中配置了多个功率匹配电路，要实施这种复杂的功率调控，技术上难度很大，在超声处理测试过程中，若想达到不同的处理效果，需要频繁调整换能器功率，现有的超声系统结构对换能器功率进行调整时，需要耗费大量时间和人力。
3.综上所述，如何解决现有的棒式超声系统结构的功率调控难度大、超声处理测试过程中调整换能器效率低的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明的目的是提供一种模块化大功率超声波换能器，仅设置一个功放匹配电路即可，降低了功率调控难度。
5.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种模块化大功率超声波换能器，包括：输出模块组件、后端模块组件及多个功率模块组件，所有所述功率模块组件串联连接，一端的所述功率模块组件与所述输出模块组件连接，另一端的所述功率模块组件与所述后端模块组件连接，所述输出模块组件、所述后端模块组件及每个所述功率模块组件的固有频率一致。
7.优选的，所述输出模块组件包括若干第一压电元件、第一前盖板、第一后盖垫、第一后盖板及第一螺杆，所述第一前盖板、所有所述第一压电元件、所述第一后盖垫及所述第一后盖板依次设置，所述第一螺杆沿所述第一前盖板的第一中心螺孔、所有所述第一压电元件、所述第一后盖垫及所述第一后盖板的中心穿过，所述第一螺杆的后端凸出于所述第一后盖垫。
8.优选的，所述功率模块组件包括若干第二压电元件、第二前盖板、第二后盖垫、第二后盖板及第二螺杆，所述第二前盖板、所有所述第二压电元件、所述第二后盖垫及所述第二后盖板依次设置，所述第二螺杆沿所述第二前盖板、所有所述第二压电元件、所述第二后盖垫及所述第二后盖板的中心穿过，所述第二螺杆的后端凸出于所述第二后盖垫，所述第二前盖板的端面设置第一容纳槽，所述功率模块组件与所述输出模块组件连接时，所述第一螺杆的后端插入所述第二前盖板的第二中心螺孔。
9.优选的，所述后端模块组件包括若干第三压电元件、第三前盖板、第三后盖垫、第三后盖板及第三螺杆，所述第三前盖板、所有所述第三压电元件、所述第三后盖垫及所述第三后盖板依次设置，所述第三螺杆沿所述第三前盖板、所有所述第三压电元件、所述第三后盖垫及所述第三后盖板的中心穿过，所述第三螺杆的后端与所述第三后盖垫齐平，所述第
三前盖板的端面设置用于容纳所述第二后盖垫的第二容纳槽，所述功率模块组件与所述输出模块组件连接时，所述第二螺杆的后端插入所述第三前盖板的第三中心螺孔。
10.优选的，所述输出模块组件、所述后端模块组件及所有所述功率模块组件的固有频率均为半波长频率。
11.本技术所提供的模块化大功率超声波换能器通过增加功率模块组件的数量有效的提高了单体换能器的功率容量，由于输出模块组件、所述后端模块组件及每个所述功率模块组件的固有频率一致，仅设置一个功放匹配电路即可向输出模块组件、后端模块组件及多个功率模块组件中输入高频电信号，最终由输出模块组件的前端输出超声波，便于在超声处理测试过程中调整超声功率，可实现不同的处理效果，具有灵活度高、功率大、联接灵活方便、发热低等诸多优点。
附图说明
12.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
13.图1为本发明所提供的模块化大功率超声波换能器的剖视图；
14.图2为本发明所提供的输出模块组件的剖视图；
15.图3为本发明所提供的功率模块组件的剖视图；
16.图4为本发明所提供的后端模块组件的剖视图；
17.图5为本发明所提供的输出模块组件、后端模块组件及所有功率模块组件的固有频率示意图。
18.图1-5中：
19.1-输出模块组件、2-功率模块组件、3-后端模块组件、4-第一前盖板、5-第一压电元件、6-第一后盖垫、7-第一后盖板、8-第一螺杆、9-第一容纳槽、10-第二前盖板、11-第二压电元件、12-第二后盖垫、13-第二后盖板、14-第二螺杆、15-第二容纳槽、16-第三前盖板、17-第三压电元件、18-第三后盖垫、19-第三后盖板、20-第三螺杆。
具体实施方式
20.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
21.本发明的核心是提供一种模块化大功率超声波换能器，仅设置一个功放匹配电路即可，降低了功率调控难度。
22.请参考图1～5，一种模块化大功率超声波换能器，包括：输出模块组件1、后端模块组件3及多个功率模块组件2，所有功率模块组件2串联连接，一端的功率模块组件2与输出模块组件1连接，另一端的功率模块组件2与后端模块组件3连接，输出模块组件1、后端模块组件3及每个功率模块组件2的固有频率一致。
23.需要说明的是，后端模块组件3块、所有功率模块组件2及输出模块组件1均为换能器，均可将高频电信号转换为高频振动，并且放大振幅，电流信号由后端模块组件3、所有功率模块组件2及输出模块组件1输入，最终后端模块组件3、所有功率模块组件2及输出模块组件1均将高频振动输出到输出模块组件1的前端，产生超声波。
24.本技术所提供的模块化大功率超声波换能器通过增加功率模块组件2的数量有效的提高了单体换能器的功率容量，由于输出模块组件1、后端模块组件3及每个功率模块组件2的固有频率一致，仅设置一个功放匹配电路即可向输出模块组件1、后端模块组件3及多个功率模块组件2中输入高频电信号，最终由输出模块组件1的前端输出超声波，便于在超声处理测试过程中调整超声功率，可实现不同的处理效果，具有灵活度高、功率大、联接灵活方便、发热低等诸多优点。
25.在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，输出模块组件1包括若干第一压电元件5、第一前盖板4、第一后盖垫6、第一后盖板7及第一螺杆8，第一前盖板4、所有第一压电元件5、第一后盖垫6及第一后盖板7依次设置，第一螺杆8沿第一前盖板4的第一中心螺孔、所有第一压电元件5、第一后盖垫6及第一后盖板7的中心穿过，第一螺杆8的后端凸出于第一后盖垫6。
26.第一压电元件5为圆环形板状结构，第一前盖板4、第一后盖垫6及第一后盖板7均为圆形筒状结构，在第一前盖板4、第一后盖垫6及第一后盖板7的中空部分均设置内螺纹，第一螺杆8沿所有第一压电元件5、第一前盖板4、第一后盖垫6及第一后盖板7中穿过，所有第一压电元件5并排设置，并通过第一前盖板4及第一后盖垫6沿所有第一压电元件5的两侧夹紧所有第一压电元件5。第一螺杆8的后端凸出于第一后盖垫6以便于与功率模块组件2连接。
27.在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，功率模块组件2包括若干第二压电元件11、第二前盖板10、第二后盖垫12、第二后盖板13及第二螺杆14，第二前盖板10、所有第二压电元件11、第二后盖垫12及第二后盖板13依次设置，第二螺杆14沿第二前盖板10、所有第二压电元件11、第二后盖垫12及第二后盖板13的中心穿过，第二螺杆14的后端凸出于第二后盖垫12，第二前盖板10的端面设置第一容纳槽9，功率模块组件2与输出模块组件1连接时，第一螺杆8的后端插入第二前盖板10的第二中心螺孔。
28.第二压电元件11为圆环形板状结构，第二前盖板10、第二后盖垫12及第二后盖板13均为圆形筒状结构，在第二前盖板10、第二后盖垫12及第二后盖板13的中空部分均设置内螺纹，第二螺杆14沿所有第二压电元件11、第二前盖板10、第二后盖垫12及第二后盖板13中穿过，所有第二压电元件11并排设置，并通过第二前盖板10及第二后盖垫12沿所有第二压电元件11的两侧夹紧所有第二压电元件11。第二螺杆14的后端凸出于第二后盖垫12以便于与功率模块组件2连接。
29.输出模块组件1与功率模块组件2连接时第一螺杆8沿第二前盖板10的中心螺孔插入连接，第一后盖垫6插入第一容纳槽9中。每个功率模块组件2相互连接时，处于前端的功率模块组件2的第二螺杆14沿处于后端的功率模块组件2的第二前盖板10的中心螺孔插入连接，处于前端的功率模块组件2的第二后盖垫12与插入处于后端的功率模块组件2的第一容纳槽9中。
30.在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，后端模块组件3包括若干第三压电元
件17、第三前盖板16、第三后盖垫18、第三后盖板19及第三螺杆20，第三前盖板16、所有第三压电元件17、第三后盖垫18及第三后盖板19依次设置，第三螺杆20沿第三前盖板16、所有第三压电元件17、第三后盖垫18及第三后盖板19的中心穿过，第三螺杆20的后端与第三后盖垫18齐平，第三前盖板16的端面设置用于容纳第二后盖垫12的第二容纳槽15，功率模块组件2与输出模块组件1连接时，第二螺杆14的后端插入第三前盖板16的第三中心螺孔。
31.第三压电元件17为圆环形板状结构，第三前盖板16、第三后盖垫18及第三后盖板19均为圆形筒状结构，在第三前盖板16、第三后盖垫18及第三后盖板19的中空部分均设置内螺纹，第三螺杆20沿所有第三压电元件17、第三前盖板16、第三后盖垫18及第三后盖板19中穿过，所有第三压电元件17并排设置，并通过第三前盖板16及第三后盖垫18沿所有第三压电元件17的两侧夹紧所有第三压电元件17。
32.功率模块组件2与后端模块组件3连接时第二螺杆14沿第三前盖板16的中心螺孔插入连接，第二后盖垫12插入第二容纳槽15中。
33.在上述实施例的基础上，作为进一步的优选，输出模块组件1、后端模块组件3及所有功率模块组件2的固有频率均为半波长频率。如图5所示，半波长频率为通过输出模块组件1、后端模块组件3及所有功率模块组件2的波长为半波长。
34.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
35.以上对本发明所提供的模块化大功率超声波换能器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。