一种超声波换能器及其应用的多功能超声波棒的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于超声波技术领域，具体的说，是涉及一种超声波换能器及投入式超声波清洗装置。
【背景技术】
[0002]现有压电陶瓷换能器种类繁多，但普遍存在共振频率较高、压电陶瓷易碎、换能品导热效能差等问题。
[0003]现有超声波清洗棒方案如CN201516427U的实用新型“投入式超声波清洗棒”，其只能使用单一频率，然而现实生活中，对于不同的污垢和不同的用途需要不同的超声波频率来处理，现有方案缺乏调节频率装置，达不到最好的清洁效果，实现不了多种用途。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服上述技术中存在的不足之处，提供一种低共振频率及压电陶瓷不易破碎的换能器，并配套该换能器设计一种频率可调、多种用途的超声波棒。为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0005]—种超声波换能器，如图1所示，由金属电极环、压电陶瓷片、金属传能块、螺栓组成。金属电极环、金属传能块均有两个，压电陶瓷片为环状，有三个，第一个金属传能块轴心有一螺栓孔，第二个金属传能块上设置有与螺栓相吻合的螺母，上述部件按照第一个金属传能块、第一个压电陶瓷片、第一个金属电极环、第二个压电陶瓷片、第二个金属电极环、第三个压电陶瓷片、第二个金属传能块的顺序组合，并通过螺栓穿过以上部件的轴心将各部件固定为一个整体。
[0006]因为家用超声波多功能棒的主要使用范围是水中，某此拓展功能甚至工作在高温环境，因此，家用超声波多功能棒的防水耐高温设计十分关键。所以，在上述方案的基础上，超声波换能器还可以包括外壳、连接杆、密封装置。所述外壳可以有多种形状，它将上一段落中所述的超声波换能器包裹于其中，外壳的形状优选为一圆柱状中空壳体。为了便于电路连接和手持，它还包括一个连接杆，连接杆与外壳通过螺栓方式相连或者与壳体为一个整体，连接杆优选为空腔杆。为了防水，还包括密封装置，它为一个垫圈，优选双层密封圈，所述双层密封圈置于外壳和金属传能块之间，当连接杆与外壳通过螺栓方式相连时，密封装置还包括一个小密封圈。
[0007]—种多功能超声波棒，由上述的超声波换能器和超声波驱动电路组成，驱动电路的两个输出电极分别与换能器的第一个金属电极环和第二个金属电极环相连接，驱动电路固定于连接杆上或者置于连接杆内或者独立放置。超声波驱动电路由电源部分、脉冲振荡电路、阻抗匹配电路组成。
[0008]电源部分为直流电源，它可采电池供电或由家用220V交流电整流滤波后使用；
[0009]功率控制电路，因为不同的清洗负载需要不同的超声功率，所以我们通过对超声波电源的输出功率进行调节来实现不同清洗负载的需求。功率调节采用有级调功。压电陶瓷谐振时，只要改变其两端的电压幅值即可调节电源输出功率。为了得到多档的电压信号，可以通过整流变压器或高频变压器来实现调压。直接通过开关器件选择高频变压器二次边不同匝数线圈抽头，得到不同的提供给负载的电压幅值，来达到调节功率的目的。
[0010]本实用新型的用途有两种，一种是用于清洗物体，如茶杯的水垢等。超声波清洗机就是基于空化效应的基本原理工作的，相比于传统的手工清洗或者机械清洗方法，应用超声波清洗具有省电、节水、使用方便、清洗效果一致、不留死角等优点。第二种用途是用于萃取，超声波萃取主要通过压电换能器产生的快速机械振动波来减少目标萃取物与样品基体之间的作用力从而实现固、液萃取分离，它
[0011]以提取温度低、提取率高、提取时间短的优势被用于中药材和各种动、植物有效含量的提取，是替代传统剪切工艺方法实现高效、节能、环保式提取的现代高新技术手段。
[0012]本实用新型的有益效果在于:
[0013](I)超声波换能器的设计结构既利用了压电陶瓷振子的纵向效应，又得到了较低的共振频率，实现了性能的优化；
[0014](2)超声波换能器通过采用左右传能块以及预应力螺栓给压电陶瓷圆片施加预应力，使压电陶瓷圆片在强烈的振动时始终处于压缩状态，从而可以避免压电陶瓷片的破裂，达到了提高功率容量及改变频率的目的；
[0015](3)超声波换能器大面积的金属传能块使换能器的导热性能得到很大的改善；
[0016](4)多功能超声波棒的频率可调，可以根据不同的污垢和不同的用途调节不同的超声波频率，从而达到最佳的效果；
[0017](5)多功能超声波棒防水密闭，可用于多种环境。
[0018]【附图说明】:
[0019]图1超声波换能器结构图，
[0020]图1中，1-金属传能块2-金属电极环3-螺栓4-压电陶瓷片
[0021]图2实施例图，
[0022]图2中，1-超声波换能器，2-主控电路，3-电池，4-充电接头，5-开关，6-外壳。
[0023]具体实施例:
[0024]下面对本实用新型作进一步说明，本实用新包含但不限于下列实施例。
[0025]—种超声波清洗棒，由超声波换能器、主控电路、充电接头、电池、开关、外壳构成，超声波换能器、主控电路、电池固定于外壳内，充电接头、开关设置在外壳上，超声波换能器、主控电路、充电接头、电池、开关电路上相连接。具体如图2所示。
[0026]超声波换能器由金属电极环、压电陶瓷片、金属传能块、螺栓组成。金属电极环、金属传能块均有两个，压电陶瓷片为环状，有三个，第一个金属传能块轴心有一螺栓孔，第二个金属传能块上设置有与螺栓相吻合的螺母，上述部件按照第一个金属传能块、第一个压电陶瓷片、第一个金属电极环、第二个压电陶瓷片、第二个金属电极环、第三个压电陶瓷片、第二个金属传能块的顺序组合，并通过螺栓穿过以上部件的轴心将各部件固定为一个整体。
[0027]主控电路，包括脉冲振荡电路、阻抗匹配电路、功率控制电路。
[0028]充电接头可与家用220V交流电相连。
[0029]以上实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。
【主权项】
1.一种超声波换能器，由金属电极环、压电陶瓷片、金属传能块、螺栓组成，其特征在于，所述金属电极环、金属传能块均有两个，压电陶瓷片为环状，有三个，第一个金属传能块轴心有一螺栓孔，第二个金属传能块上设置有与螺栓相吻合的螺母，上述部件按照第一个金属传能块、第一个压电陶瓷片、第一个金属电极环、第二个压电陶瓷片、第二个金属电极环、第三个压电陶瓷片、第二个金属传能块的顺序组合，并通过螺栓穿过以上部件的轴心将各部件固定为一个整体。2.根据权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于:还包括外壳、连接杆、密封装置，所述外壳为一中空壳体，所述连接杆为空腔杆，连接杆与外壳通过螺栓方式相连或者为一个整体，所述密封装置为一个双层密封圈，密封圈置于外壳和金属传能块之间，当连接杆与外壳通过螺栓方式相连时，密封装置还包括一个小密封圈。3.—种应用权利要求1或2所述的超声波换能器的多功能超声波棒，由超声波换能器、超声波驱动电路组成，驱动电路的两个输出电极分别与换能器的第一个金属电极环和第二个金属电极环相连接，驱动电路固定于连接杆上或者置于连接杆内或者独立放置。4.根据权利要求3所述的多功能超声波棒，其特征在于，所述超声波驱动电路由电源部分、脉冲振荡电路、阻抗匹配电路组成，所述电源部分为直流电源，它包含电池供电或由家用220V交流电整流滤波后使用。5.根据权利要求4所述的多功能超声波棒，其特征在于，所述超声波驱动电路还包括功率控制电路。
【专利摘要】本实用新型发明了一种超声波换能器及其应用的多功能超声波棒，它属于超声波技术领域，通过采用一种螺栓固定的双向的压电陶瓷片结构，解决了超声波换能器纵向效应和共振频率以及压电陶瓷片易碎的问题，通过在超声波棒的驱动电路中进行阻抗匹配，实现了超声波棒的频率可调，同时，采用防水密闭设计，实现了适用于多种环境。本实用新型的超声波换能器可用于实现多种超声波产品，本实用新型的超声波棒具可用于家用清洁、药物萃取等不同环境。
【IPC分类】B06B1/06, B08B3/12
【公开号】CN204974387
【申请号】CN201520502334
【发明人】程翰, 娄春伟, 李总华, 庄秋彬, 李进, 刘述亮, 陈定罡, 王道川, 邓欢, 程郑鑫, 张瑞, 胥皓, 陈鑫, 李琳, 王越, 陈俊儒, 刘豪
【申请人】刘述亮
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年7月13日