十字形正交复合驱动压电管形换能器的制造方法

文档序号:10912590
十字形正交复合驱动压电管形换能器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种十字形正交复合驱动压电管形换能器,涉及超声波换能器领域,包括径向辐射壳体、锥形预应力弹性膨胀结构、十字形正交复合中心质量块、四组压电陶瓷晶堆和四个外质量块;质量块包括四块组成部;组成部的内侧面围成一个圆柱孔和两个锥形孔;膨胀结构包括固定装置和两个锥形膨胀体;膨胀体插装在锥形孔内;压电陶瓷晶堆由电极片和偶数片压电陶瓷晶片叠放而成,内层的电极片与组成部的外侧面抵接,外层的电极片与外质量块的内端面抵接;四个外质量块的另一端与径向辐射壳体的内壁抵接。本申请解决了现有技术中的超声换能器存在声场“盲区”和“驻波特性”,径向超声辐射强度较弱的技术问题。
【专利说明】
十字形正交复合驱动压电管形换能器
技术领域
[0001]本实用新型涉及超声波换能器领域,尤其是涉及一种十字形正交复合驱动压电管形换能器。
【背景技术】
[0002]超声波换能器的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去,而自身消耗很少的一部分功率。
[0003]在功率超声及水声技术领域,夹心式纵向振动压电超声换能器应用最为广泛。该换能器是由法国科学家郎之万实用新型的,具有结构简单、功率容量较大和机电转换效率高等优点。随着科技的发展以及超声技术的广泛应用,超声在许多新技术领域(如超声中草药萃取、超声污水处理、超声采油以及超声化学反应等)获得了重要的应用。
[0004]在这些新技术领域,对超声换能器的辐射功率及声波作用范围提出了更高的要求:大功率、高效率和全方位超声辐射。对于现有的夹心式纵向振动压电超声换能器,由于其自身的理论及结构的限制,单个夹心式纵向振动压电超声换能器存在着功率容量有限、超声作用方向单一、超声辐射面积有限等不足之处,因此难以满足新的超声技术中所要求的大功率、全方位超声辐射的特性。目前,为了改善单个夹心式纵向振动压电超声换能器的不足之处,已发展起来以下几类超声换能器。
[0005](I)阵列式超声换能器。通过在容器底部或四周粘接一列或多列夹心式纵向振动压电超声换能器组成阵列声源向液体中辐射声波。阵列式声源虽然可以解决单个夹心式换能器存在的超声作用面积和功率量有限及声波辐射方向单一等不足之处,但是由于纵向换能器振子辐射面是平面,其辐射声场指向性强,通常存在声场“盲区”,这也是制约该类换能器液体超声处理效能的“瓶颈”。
[0006](2 )push_pul I换能器。其工作原理是通过两个親合在一个金属圆管两端的夹心式纵向压电换能器的纵振动,对圆管产生纵向推拉作用并在圆管径向产生声能辐射。从push-pull 换能器的几何尺寸和声波辐射特性来看,该类换能器的振动属于夹心式纵向压电换能器的纵振动激励金属圆管的高阶纵向振动,在圆管的高阶纵向振动模式下由于泊松效应产生径向耦合振动。因此,虽然该类换能器可解决单个夹心式纵向振动压电超声换能器存在的超声作用方向单一、超声辐射面积有限等不足之处,但是由于该类换能器在工作时系统的主振方向仍在纵向,存在由泊松效应产生的径向耦合振动相对较弱及径向超声辐射强度亦较弱的不足之处。此外,由于金属圆管工作于高阶纵振模态,其辐射声场沿纵向有较明显的“驻波特性”。
[0007]基于此,本实用新型提供了一种十字形正交复合驱动压电管形换能器以解决上述的技术问题。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型的目的在于提供一种十字形正交复合驱动压电管形换能器,以解决现有技术中的阵列式超声换能器存在声场“盲区”,而push-pull换能器径向超声福射强度较弱、辐射声场沿纵向有较明显的“驻波特性”的技术问题。
[0009]在本实用新型的实施例中提供了一种十字形正交复合驱动压电管形换能器,所述十字形正交复合驱动压电管形换能器包括十字正交复合夹心式压电激励源和圆筒状的径向辐射壳体;所述径向辐射壳体套装在所述十字正交复合夹心式压电激励源外部;
[0010]所述十字正交复合夹心式压电激励源包括锥形预应力弹性膨胀结构、十字形正交复合中心质量块、四组结构相同的压电陶瓷晶堆和四个形状相同的外质量块;
[0011]所述十字形正交复合中心质量块包括四块形状相同的组成部,四块所述组成部中心对称放置;四组所述压电陶瓷晶堆围绕所述十字形正交复合中心质量块的中心轴中心对称放置;四个所述外质量块围绕所述十字形正交复合中心质量块的中心轴中心对称放置;
[0012]四个所述组成部的内侧面围成一个圆柱孔和两个相同的锥形孔;两个所述锥形孔的小端分别与所述圆柱孔贯通;
[0013]所述锥形预应力弹性膨胀结构包括固定装置和两个形状相同的锥形膨胀体;两个所述锥形膨胀体通过所述固定装置分别固定插装在两个所述锥形孔内;
[0014]每组所述压电陶瓷晶堆均由偶数片形状相同的压电陶瓷晶片叠放而成,相邻的两片所述压电陶瓷晶片之间均安装有金属电极片,位于两端的所述压电陶瓷晶片的外侧也分别安装有所述金属电极片;相邻的所述电极片连接极性相反的电极;
[0015]四个所述组成部的外侧面均为平面,四个所述外质量块的内端面均为平面;每个所述压电陶瓷晶堆一端的所述电极片与其中一块所述组成部的外侧面抵接,另一端的所述电极片与其中一个所述外质量块的内端面抵接;
[0016]四个所述外质量块的另一端与所述径向辐射壳体的内壁抵接。
[0017]可选的,所述固定装置为预应力螺栓,所述预应力螺栓包括双头螺杆和两个螺帽,所述双头螺杆插装在所述圆柱孔内;
[0018]两个所述锥形膨胀体分别设置有中心孔,两个所述锥形膨胀体通过所述中心孔分别套装在所述双头螺杆上;
[0019]两个所述螺帽分别与所述双头螺杆的两端螺接。
[0020]可选的,四块所述组成部通过四个相同的连接件顺次连接,四个所述连接件呈中心对称放置。
[0021 ]可选的,所述十字形正交复合中心质量块一体成型。
[0022]可选的,所述压电陶瓷晶片为圆形。
[0023]可选的,所述电极片包括电极部和连接部,所述连接部与所述电极部固接,所述连接部用于与电源连接;所述电极部为与所述压电陶瓷晶片外形相同的圆形,所述电极部与所述压电陶瓷晶片重合叠放。
[0024]可选的,四个所述外质量块与所述径向辐射壳体一体化成型。
[0025]可选的,所述径向辐射壳体两端还分别固接有防水密封盖。
[0026]可选的,两个所述防水密封盖与所述径向辐射壳体通过螺钉连接。
[0027]可选的,两个所述防水密封盖与所述径向辐射壳体之间分别设置有密封圈。
[0028]本实用新型提供的所述十字形正交复合驱动压电管形换能器,根据其振动模式分为两种类型:一种是受迫振动复合型;另一种是同频共振复合型。
[0029]对于受迫振动复合型,其工作原理是换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源设计在正交纵向共振模式下工作,接通电源,调节电源的频率及匹配条件,当电源的激励频率与换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的相应阶次的纵向共振频率一致时,十字形正交复合夹心式压电激励源将沿其正交方向作扩张和收缩的交变纵向振动并直接驱动径向辐射壳体作受迫复合振动,从而向辐射壳体的径向辐射声波。
[0030]对于同频共振复合型,其工作原理是换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的正交纵向共振频率设计的与其外部辐射壳体的径向共振频率相同。接通电源,调节电源的频率及匹配条件,当电源的激励频率与换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的纵向共振频率及外部的辐射壳体的径向共振频率一致时,内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的纵向振动沿辐射壳体的径向方向激发外部辐射壳体的径向振动,从而实现内外两部分之间的纵径复合同频共振并向辐射壳体的径向辐射声波。
[0031]压电陶瓷具有以下特点:当电压作用于压电陶瓷时,就会随电压和频率的变化产生机械变形。另一方面,当压电陶瓷受到外力的作用而变形时,它的两个相对电极面上产生正负相反的电荷。利用这一原理,便可以将压电陶瓷用作超声波换能器。本实用新型提供的所述十字形正交复合驱动压电管形换能器,利用压电陶瓷的特点,产生超声波。通过锥形膨胀体插入锥形孔,使中心的四个所述组成部向外膨胀,给予压电陶瓷晶片一个向外的预应力。而位于外侧的四个所述外质量块在径向辐射壳体的作用下给予压电陶瓷晶片一个向内的预应力,径向辐射壳体采用金属材料,刚度较大,能够提供足够的预应力。这样相当于形成了类似传统的两组夹心式压电换能器的十字正交复合。锥形膨胀体插入的深度决定了预应力的大小。过大的预应力使压电陶瓷晶片压得太紧,从而抑制其振动。过小的预应力容易使压电陶瓷晶片压得太松,间隙过大,容易被震碎。因而需要一个合适的预应力范围,即合适的插入深度,这个插入深度由设计时的数学计算及实验确定,本申请通过插入深度的不同,实现预应力可调,适用于不同的情形,可调节至合适的预应力。
[0032]本实用新型提供的所述十字形正交复合驱动压电管形换能器,整体结构呈中心对称,向周围辐射超声波很均匀,不存在声场“盲区”,通过四组压电陶瓷晶堆产生超声波,利用压电陶瓷晶堆的纵向振动驱动管形的径向辐射壳体的径向振动。采用传统夹心式压电换能器的结构简单、功率容量大的优点,达到了改善现有的径向复合管形换能器的结构和提高其功率容量的目的,径向超声辐射强度较强,不存在纵向的“驻波特性”。
[0033]采用锥形预应力弹性膨胀结构,协同外部管形壳体对内部的四组压电陶瓷晶堆施加内外双向的预应力,大幅提高了管形换能器的功率密度。同时,扩张式预应力机构也增强了该正交复合驱动压电管形换能器的径向刚度。设置位于外部的外质量块给予压电陶瓷晶片向内的预应力,固定效果比较好,提高了整个装置的刚度,进而提高了整个换能器的整体震动性能。使之还可应用于高压强环境,如用作深井采油声发射换能器、深海中水声发射换能器等,扩充了其应用范围。此外,由于本申请的内部的压电陶瓷晶堆的预应力是由锥形预应力弹性膨胀结构协同外部管形壳体施加,从而省去了传统的夹心式压电换能器的中心预应力螺栓,故其压电晶堆可用一整片压电陶瓷晶片代替传统的夹心式压电换能器所用的压电圆环。因此,本申请采用压电陶瓷晶片组成的压电晶堆较之传统的夹心式压电换能器由圆环形压电陶瓷晶片组成的压电陶瓷晶堆具有更大的体积,从而进一步增大了换能器的功率容量。功率越大,径向超声辐射强度越强,同时也不存在纵向的“驻波特性”。
[0034]基于此,本申请利用压电陶瓷晶堆的纵向振动驱动管形的径向辐射壳体的径向振动,实现换能器的大功率工作和径向全方位声波辐射,不存在声场“盲区”和纵向的“驻波特性”。本申请具有功率大、效率高、径向全方位辐射声波及换能器的预应力可调等优点,可广泛应用于超声采油、水声发射换能器、超声清洗、超声提取、超声乳化、超声粉碎和超声化学液体处理等技术领域。
【附图说明】
[0035]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案,下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见的,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,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,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0036]图1为实施例十字形正交复合驱动压电管形换能器的结构示意图;
[0037]图2为实施例十字形正交复合驱动压电管形换能器的剖视图;
[0038]图3为实施例十字正交复合夹心式压电激励源的结构示意图;
[0039]图4为实施例预应力螺栓和十字形正交复合中心质量块匹配的爆炸示意图;
[0040]图5为十字形正交复合中心质量块的俯视图;
[0041]图6为十字形正交复合中心质量块的A向剖视图;
[0042]图7为实施例压电陶瓷晶堆的结构示意图;
[0043]图8为实施例压电陶瓷晶堆的主视图。
[0044]附图标记:
[0045]1-径向辐射壳体;2-锥形预应力弹 3-十字形正交复合中
性膨胀结构;心质量块;
[0046]4-压电陶瓷晶堆; 5-外质量块;6-圆柱孔;
[0047]7-锥形孔;8-锥形膨胀体;9-双头螺杆;
[0048]10-螺帽;11-中心孔;12-压电陶瓷晶片;
[0049]13-电极片;14-防水密封盖;31-组成部。
【具体实施方式】
[0050]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,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,都属于本实用新型保护的范围。
[0051]在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0052]在本实用新型的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体的连接;可以是机械连接,也可以是电焊连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0053]实施例一
[0054]如图1-8所示,在本实施例中提供了一种十字形正交复合驱动压电管形换能器,所述十字形正交复合驱动压电管形换能器包括十字正交复合夹心式压电激励源和圆筒状的径向辐射壳体I;所述径向辐射壳体I套装在所述十字正交复合夹心式压电激励源外部;
[0055]所述十字正交复合夹心式压电激励源包括锥形预应力弹性膨胀结构2、十字形正交复合中心质量块3、四组结构相同的压电陶瓷晶堆4和四个形状相同的外质量块5;
[0056]所述十字形正交复合中心质量块3包括四块形状相同的组成部31,四块所述组成部31中心对称放置;四组所述压电陶瓷晶堆4围绕所述十字形正交复合中心质量块3的中心轴中心对称放置;四个所述外质量块5围绕所述十字形正交复合中心质量块3的中心轴中心对称放置;
[0057]四个所述组成部31的内侧面围成一个圆柱孔6和两个相同的锥形孔7;两个所述锥形孔7的小端分别与所述圆柱孔6贯通;
[0058]所述锥形预应力弹性膨胀结构2包括固定装置和两个形状相同的锥形膨胀体8;两个所述锥形膨胀体8通过所述固定装置分别固定插装在两个所述锥形孔7内;
[0059]每组所述压电陶瓷晶堆4均由偶数片形状相同的压电陶瓷晶片12叠放而成,相邻的两片所述压电陶瓷晶片12之间均安装有金属电极片13,位于两端的所述压电陶瓷晶片12的外侧也分别安装有所述金属电极片13;相邻的所述电极片13连接极性相反的电极;在本实施例中,每组压电陶瓷晶堆4包括四片圆盘形压电陶瓷晶片,为方便理解,图中分别标为12a、12b、12c和12d。在相邻两片压电陶瓷晶片之间和压电陶瓷晶片12a、12d的外侧分别安装有电极片,为方便表述,在图中分别标为13&、1315、130、13(1和136。电极片13&、130和136接电源的负极,电极片13b和13d接电源正极。
[0060]四个所述组成部31的外侧面均为平面,四个所述外质量块5的内端面均为平面;每个所述压电陶瓷晶堆一端的所述电极片(13a)与其中一块所述组成部31的外侧面抵接,另一端的所述电极片(13e)与其中一个所述外质量块5的内端面抵接;
[0061]四个所述外质量块5的另一端与所述径向辐射壳体I的内壁抵接。
[0062]本实用新型提供的所述十字形正交复合驱动压电管形换能器,根据其振动模式分为两种类型:一种是受迫振动复合型;另一种是同频共振复合型。
[0063]对于受迫振动复合型,其工作原理是换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源设计在正交纵向共振模式下工作,接通电源,调节电源的频率及匹配条件,当电源的激励频率与换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的相应阶次的纵向共振频率一致时,十字形正交复合夹心式压电激励源将沿其正交方向作扩张和收缩的交变纵向振动并直接驱动径向辐射壳体I作受迫复合振动,从而向辐射壳体的径向辐射声波。
[0064]对于同频共振复合型,其工作原理是换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的正交纵向共振频率设计的与其外部辐射壳体的径向共振频率相同。接通电源,调节电源的频率及匹配条件,当电源的激励频率与换能器内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的纵向共振频率及外部的辐射壳体的径向共振频率一致时,内部的十字形正交复合夹心式压电激励源的纵向振动沿辐射壳体的径向方向激发外部辐射壳体的径向振动,从而实现内外两部分之间的纵径复合同频共振并向辐射壳体的径向辐射声波。
[0065]本实用新型提供的所述十字形正交复合驱动压电管形换能器,利用压电陶瓷的特点产生超声波。通过锥形膨胀体8插入锥形孔7,使中心的四个所述组成部31向外膨胀,给予压电陶瓷晶片12—个向外的预应力。而位于外侧的四个所述外质量块5在径向辐射壳体I的作用下给予压电陶瓷晶片12—个向内的预应力。这样相当于形成了类似传统的两组夹心式压电换能器的十字正交复合。锥形膨胀体8插入的深度决定了预应力的大小。过大的预应力使压电陶瓷晶片12压得太紧,从而抑制其振动。过小的预应力容易使压电陶瓷晶片12压得太松,间隙过大,容易被震碎。因而需要一个合适的预应力范围,即合适的插入深度,这个插入深度由设计时的数学计算及实验确定,本申请通过插入深度的不同,实现预应力可调,适用于不同的情形,可调节至合适的预应力。
[0066]本实用新型提供的所述十字形正交复合驱动压电管形换能器,整体结构呈中心对称,向周围辐射超声波很均匀,不存在声场“盲区”。通过四组压电陶瓷晶堆4产生超声波,利用压电陶瓷晶堆4的纵向振动驱动管形的径向辐射壳体I的径向振动。利用传统夹心式压电换能器的结构简单、功率容量大的优点,达到了改善现有的径向复合管形换能器的结构和提高其功率容量的目的。本申请径向超声辐射强度较强,不存在纵向的“驻波特性”。
[0067]采用锥形预应力弹性膨胀结构2,协同外部管形壳体对内部的四组压电陶瓷晶堆4施加内外双向的预应力,大幅提高了管形换能器的功率密度。同时,扩张式预应力机构也增强了该正交复合驱动压电管形换能器的径向刚度,设置位于外部的外质量块5给予压电陶瓷晶片12预应力,固定效果比较好,提高了整个装置的刚度,进而提高了整个换能器的整体振动性能。使之还可应用于高压强环境,如用作深井采油声发射换能器、深海中水声发射换能器等,扩充了其应用范围。此外,由于本申请的内部的压电陶瓷晶堆4的预应力是由锥形预应力弹性膨胀结构2协同外部管形壳体施加,从而省去了传统的夹心式压电换能器的中心预应力螺栓,故其压电晶堆可用一整片压电陶瓷晶片12代替传统的夹心式压电换能器所用的压电圆环。因此,本申请采用陶瓷晶片组成的压电晶堆较之传统的夹心式压电换能器由圆环形压电陶瓷晶片组成的压电陶瓷晶堆4具有更大的体积,从而进一步增大了换能器的功率容量。功率越大,径向超声辐射强度越强,同时也不存在纵向的“驻波特性”。
[0068]基于此,本申请利用压电陶瓷晶堆4的纵向振动驱动管形的径向辐射壳体I的径向振动,实现换能器的大功率工作和径向全方位声波辐射,不存在声场“盲区”和纵向的“驻波特性”。本申请具有功率大、效率高、径向全方位发射声波及换能器的预应力可调等优点,可广泛应用于超声采油、水声发射换能器、超声清洗、超声提取、超声乳化、超声粉碎和超声化学液体处理等技术领域。
[0069]如图1-6,本实施例的可选方案中,所述固定装置为预应力螺栓,所述预应力螺栓包括双头螺杆9和两个螺帽10,所述双头螺杆9插装在所述圆柱孔6内;
[0070]两个所述锥形膨胀体8分别设置有中心孔11,两个所述锥形膨胀体8通过所述中心孔11分别套装在所述双头螺杆9上;
[0071 ]两个所述螺帽10分别与所述双头螺杆9的两端螺接。
[0072]如此设置,通过顺时针和逆时针旋转两端的两个所述螺帽10,调节两个所述锥形膨胀体8插入两个所述锥形孔7内的深度,从而调节每组所述压电陶瓷晶堆4受到的预应力,结构简单,调节方便。
[0073]本实施例的可选方案中,四块所述组成部31通过四个相同的连接件顺次连接,四个所述连接件呈中心对称放置。
[0074]将四个所述组成部31连在一起,便于组装,较之四个单独存在的组成部31组装时更加方便、
[0075]进一步的,所述十字形正交复合中心质量块3—体成型。
[0076]所述十字形正交复合中心质量块3—体成型,中心切除四条U型狭缝,使四个组成部31藕断丝连,组装容易,加工也方便。
[0077]如图7和8,本实施例的可选方案中,所述压电陶瓷晶片12为圆形。
[0078]圆形的压电陶瓷晶片12易于加工,较之传统的夹心式压电换能器,不需要中心预应力螺栓固定。外径相同情况下,本申请采用圆盘形压电陶瓷晶片组成的压电晶堆4较之传统的夹心式压电换能器由圆环形压电陶瓷晶片组成的压电陶瓷晶堆具有更大的体积,从而进一步增大了换能器的功率容量。
[0079]进一步的,所述电极片13包括电极部和连接部,所述连接部与所述电极部固接,所述连接部用于与电源连接;所述电极部为与所述压电陶瓷晶片12外形相同的圆形,所述电极部与所述压电陶瓷晶片12重合叠放。
[0080]如此设置使得压电陶瓷晶片12与电极片13整个压叠在一起,避免了当换能器输入电功率较大时,强烈的振动容易引起高压打火及电极脱落。
[0081]本实施例的可选方案中,四个所述外质量块5与所述径向辐射壳体I一体化成型。
[0082]其目的是避免十字形正交复合夹心式压电激励源和径向辐射壳体I之间形成接触面,有效避免了超声能量在接触面之间的传输损失。
[0083]如图1,本实施例的可选方案中,所述径向辐射壳体I两端还分别固接有防水密封盖14。
[0084]防止灰尘、水分等进入,引起短路等。
[0085]进一步的,两个所述防水密封盖14与所述径向辐射壳体I通过螺钉连接。
[0086]螺钉连接的方式较为简单,加工方便。
[0087]进一步的,两个所述防水密封盖与所述径向辐射壳体I之间分别设置有密封圈。
[0088]进一步提高密封特性,防止灰尘和水分的进入。
[0089]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
【主权项】
1.一种十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,包括十字正交复合夹心式压电激励源和圆筒状的径向辐射壳体;所述径向辐射壳体套装在所述十字正交复合夹心式压电激励源外部; 所述十字正交复合夹心式压电激励源包括锥形预应力弹性膨胀结构、十字形正交复合中心质量块、四组结构相同的压电陶瓷晶堆和四个形状相同的外质量块; 所述十字形正交复合中心质量块包括四块形状相同的组成部,四块所述组成部中心对称放置;四组所述压电陶瓷晶堆围绕所述十字形正交复合中心质量块的中心轴中心对称放置;四个所述外质量块围绕所述十字形正交复合中心质量块的中心轴中心对称放置; 四个所述组成部的内侧面围成一个圆柱孔和两个相同的锥形孔;两个所述锥形孔的小端分别与所述圆柱孔贯通; 所述锥形预应力弹性膨胀结构包括固定装置和两个形状相同的锥形膨胀体;两个所述锥形膨胀体通过所述固定装置分别固定插装在两个所述锥形孔内; 每组所述压电陶瓷晶堆均由偶数片形状相同的压电陶瓷晶片叠放而成,相邻的两片所述压电陶瓷晶片之间均安装有金属电极片,位于两端的所述压电陶瓷晶片的外侧也分别安装有所述金属电极片;相邻的所述电极片连接极性相反的电极; 四个所述组成部的外侧面均为平面,四个所述外质量块的内端面均为平面;每个所述压电陶瓷晶堆一端的所述电极片与其中一块所述组成部的外侧面抵接,另一端的所述电极片与其中一个所述外质量块的内端面抵接; 四个所述外质量块的另一端与所述径向辐射壳体的内壁抵接。2.根据权利要求1所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,所述固定装置为预应力螺栓,所述预应力螺栓包括双头螺杆和两个螺帽,所述双头螺杆插装在所述圆柱孔内; 两个所述锥形膨胀体分别设置有中心孔,两个所述锥形膨胀体通过所述中心孔分别套装在所述双头螺杆上; 两个所述螺帽分别与所述双头螺杆的两端螺接。3.根据权利要求1所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,四块所述组成部通过四个相同的连接件顺次连接,四个所述连接件呈中心对称放置。4.根据权利要求3所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,所述十字形正交复合中心质量块一体成型。5.根据权利要求1所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,所述压电陶瓷晶片为圆形。6.根据权利要求5所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,所述电极片包括电极部和连接部,所述连接部与所述电极部固接,所述连接部用于与电源连接;所述电极部为与所述压电陶瓷晶片外形相同的圆形,所述电极部与所述压电陶瓷晶片重合叠放。7.根据权利要求1所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,四个所述外质量块与所述径向辐射壳体一体化成型。8.根据权利要求1-7任一项所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,所述径向辐射壳体两端还分别固接有防水密封盖。9.根据权利要求8所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,两个所述防水密封盖与所述径向辐射壳体通过螺钉连接。10.根据权利要求9所述的十字形正交复合驱动压电管形换能器,其特征在于,两个所述防水密封盖与所述径向辐射壳体之间分别设置有密封圈。
【文档编号】B06B1/06GK205599472SQ201620221850
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年3月22日
【发明人】许龙
【申请人】许龙
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