一种具有声反馈功能的压电式超声换能器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及压电式超声换能器，涉及超声波发射器的频率跟踪技术，更具体的说， 涉及一种具有声反馈功能的压电式超声波换能器。
【背景技术】
[0002] 换能器是利用压电晶体（陶瓷）的压电现象实现电能、机械能互换的装置。超声 换能器只有在发生谐振时，才能向外发射出大功率的超声波。谐振频率范围内压电陶瓷换 能器的模型可以用图2的等效电路来表示：
[0003] Ctl为静态电容，是换能器在没有振动的情况下，两个电极间的电容值，其大小和压 电陶瓷（或晶体）的介电常数，长、宽、厚有关，一般数量级为l〇_ 9F。R为压电陶瓷片内的介 质电损耗，通常可以忽略其影响（一般认为Rtl为无穷大）。
[0004] 当换能器振动发出超声波时，还存在动态阻抗，是由换能器本身和介质对振动的 反作用产生的。当介质为空气时，其对振动的反作用可忽略不计，动态阻抗可以用电阻，电 容，电感的串联表示。Lm，Cm，Rm分别表示换能器无负载时等效电路的等效电感，等效电容， 等效电阻。Lm相当于晶片振动的惯性，一般数量级为KT 3H ;Cm相当于晶片振动的弹性，一 般数量级为KT12F ;Rm相当于晶片振动时的摩擦损耗一般数量级为Ω。
[0005] 用Y表示换能器等效电路的总导纳，Ytl和Ym表示静态导纳和动态导纳，有：
[0006] Y = Y〇+Ym= G+JB其中G，B为总电导和总电纳
[0007] 可以证明：
[0008]
【主权项】
1. 一种具有声反馈功能的压电式超声波换能器，包括预紧力螺钉（6)、中间压块（3)、 发射压电陶瓷元件（2)和前压块（1)，所述中间压块（3)和前压块（1)设在发射压电陶瓷元 件（2)的两端，其特征在于：所述中间压块（3)另一端还设有与上述发射压电陶瓷元件（2) 构造完全一致的检测压电陶瓷元件（4)，所述中间压块（3)和前压块（1)大小形状完全一 致，所述检测压电陶瓷元件（4)的另一端还设有后压块（5)，所述前压块（1)、中间压块（3) 和后压块（5)通过预紧力螺钉（6)将发射压电陶瓷元件（2)和检测压电陶瓷元件（4)压紧； 所述发射压电陶瓷元件（2)和检测压电陶瓷元件（4)上分别设有电极元件，所述检测压电 陶瓷元件（4)上的电极元件连接用于检测超声波振幅的超声波电源检测电路。
2. 根据权利要求1所述的一种具有声反馈功能的压电式超声波换能器，其特征在于： 所述发射压电陶瓷元件（2)上的电极元件连接超声波电源驱动信号，用于发射压电陶瓷元 件⑵产生振动。
3. 根据权利要求1所述的一种具有声反馈功能的压电式超声波换能器，其特征在于： 所述中间压块（3)为长度为超声波波长一半且由金属材料制成的压块。
【专利摘要】本发明公开了一种具有声反馈功能的压电式超声波换能器，包括预紧力螺钉、中间压块、发射压电陶瓷元件和前压块，中间压块和前压块设在发射压电陶瓷元件的两端，中间压块另一端还设有与上述发射压电陶瓷元件构造完全一致的检测压电陶瓷元件，检测压电陶瓷元件的另一端还设有后压块，前压块、中间压块和后压块通过预紧力螺钉将发射压电陶瓷元件和检测压电陶瓷元件压紧；检测压电陶瓷元件通过电极元件连接超声波电源检测电路。本发明利用检测压电陶瓷元件产生与超声波换能器出口处振动频率相同的振动，并通过超声波电源检测电路对其振动进行检测，以实现超声波换能器是否工作在振幅最大的谐振频率的快速判断，其判断方法简单且极易操作。
【IPC分类】B06B1-06
【公开号】CN104785429
【申请号】CN201510056860
【发明人】计时鸣, 陈凯, 谭云峰, 谭大鹏, 金明生
【申请人】浙江工业大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年2月3日