小高度超声波探头的制作方法

本实用新型涉及换能器技术领域，特别涉及一种小高度超声波探头。

背景技术：

压电超声探头实际上是一种压电超声换能器。所谓换能器，是将一种形式的能量转换成另一种形式能量的装置。在这个装置中，发射声波的传感器（换能器）称作发射换能器，发射换能器是将电能转换成机械能，再转换成声能。接收声波的传感器称为接收换能器，在接收状态下，将声能转化成机械能，再转化成电能。一般情况下，换能器既能够用来发射声波，又能用来接收声波。通常换能器都有一个电的储能元件和一个机械振动系统。当换能器工作在发射状态下，从发射机的输出级送来的电振荡信号引起电储能元件中电场的变化。这种变化借助于压电效应对换能器机械振动系统产生一个推动力，使其进入振动状态，从而推动与机械振动系统相接触的介质振动，向介质中辐射声波。接受声波的过程正好相反，这时介质声场作用在换能器的振动面上，使机械振动系统进入振动状态。当机械振动系统发生振动时，借助于压电物理效应，引起电储能元件中的电场或磁场发生相应的变化，从而使换能器的电输出端产生一个相应于声信号的电压和电流。

空气超声探头利用激励脉冲与 STOP 脉冲之间的飞行时间 (ToF) 可用于计算换能器之间的距离，其结构包括：压电陶瓷、喇叭、底座等。传统上，超声探头均采用经验试凑法制造。近年来，随着计算机技术的不断发展，一些基于仿真计算的新技术应运而生，比如基于ANSYS等商业软件的仿真技术，成为当前超声探头设计的主要手段。传统上的超声探头重量和体积都比较大，比如当前行业内广泛应用的16x12等型号的超声传感器，其直径是16mm，高度为12mm。由于其的结构设计原因，导致其的体积较大，限制了其无法应用在当前日益发展的轻巧型机器人领域。

技术实现要素：

针对上述不足，本实用新型的目的在于，提供一种结构设计巧妙、紧凑，体积小，重量轻的小高度超声波探头。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案为：一种小高度超声波探头，其包括主壳体、底座、谐振器、基板和压电陶瓷，该压电陶瓷设置在底座的中部位置，两针脚对称设置在底座的两侧位置，且与所述压电陶瓷相连接，所述谐振器通过基板设置在压电陶瓷上，所述主壳体罩设在所述底座上，且设有让谐振器外露的窗口，该窗口上设有罩网，所述主壳体的高度为7.5～9.5mm。

作为本实用新型的进一步改进，所述主壳体包括上壳、内壳和下盖，所述上壳的下端为开口，该上壳的上端向内弯折形成外勾部，所述内壳设置在上壳内，且该内壳的上端向内弯折形成内勾部，该内勾部与所述外勾部之间形成用来设置所述罩网的夹层空间。

作为本实用新型的进一步改进，所述下盖设置在该开口上，该下盖上设有两让针脚伸出的开孔，其中一开孔的孔径较大，另一开孔的孔径较小。

作为本实用新型的进一步改进，所述底座为一圆形板体，该圆形板体的中心位置设有用来安装压电陶瓷的凸台，该凸台的中心位置设有中心孔，周缘位置设有环形凹槽和径向凹槽，所述圆形板体的周缘位置上设有两用来固定针脚的固定孔，该圆形板体的下表面对应孔径较大的开孔位置上设有与该开孔相适配的定位凸起。

作为本实用新型的进一步改进，所述基板为厚度为0.4～0.6mm的铝板。

作为本实用新型的进一步改进，所述罩网为金属网。

作为本实用新型的进一步改进，所述谐振器的中部向下凹陷，整体呈喇叭状。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过合理设计各部件的形状、尺寸，以及充分利用主壳体内部空间，巧妙优化各部件的位置关系，整体结构紧凑，体积小，重量轻，且声压、灵敏度较高，超声性能优秀，完全可以满足当前各类机器人的避障、定高、缓冲等要求，特别适用于当前日益发展的轻巧型机器人或无人机等技术领域。

下面结合附图与实施例，对本实用新型进一步说明。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的分解结构示意图。

图3是本实用新型中底座的结构示意图。

具体实施方式

实施例：见图1至图3，本实用新型提供的一种小高度超声波探头，其包括主壳体1、底座2、谐振器3、基板4和压电陶瓷5，该压电陶瓷5设置在底座2的中部位置，两针脚6对称设置在底座2的两侧位置，且与所述压电陶瓷5相连接，所述谐振器3通过基板4设置在压电陶瓷5上，所述主壳体1罩设在所述底座2上，且设有让谐振器3外露的窗口，该窗口上设有罩网7，所述主壳体1的高度为7.5～9.5mm。

参见图2，所述主壳体1包括上壳11、内壳12和下盖13，所述上壳11的下端为开口，该上壳11的上端向内弯折形成外勾部，所述内壳12设置在上壳11内，且该内壳12的上端向内弯折形成内勾部，该内勾部与所述外勾部之间形成用来设置所述罩网7的夹层空间。所述上壳11优选为金属壳。

具体的，所述下盖13设置在该开口上，该下盖13上设有两让针脚6伸出的开孔，其中一开孔的孔径较大，另一开孔的孔径较小，具有防呆效果，方便快速准确定位安装。

参见图3，所述底座2为一圆形板体，该圆形板体的中心位置设有用来安装压电陶瓷5的凸台21，该凸台21的中心位置设有中心孔22，周缘位置设有环形凹槽23和径向凹槽24，方便接线，充分利用空间，缩小体积。所述圆形板体的周缘位置上设有两用来固定针脚6的固定孔25，该圆形板体的下表面对应孔径较大的开孔位置上设有与该开孔相适配的定位凸起26。所述底座2优选为塑料座体。

本实施例中，所述基板4为厚度为0.4～0.6mm的铝板，结构稳定性好，重量轻。所述罩网7为金属网，防护效果好。

较佳的，所述谐振器3的中部向下凹陷，整体呈喇叭状，有效提升灵敏度等性能。

本实用新型小高度超声波探头通过优化整体结构，合理设计各部件的形状、尺寸，以及充分利用主壳体1内部空间，巧妙分布各部件的位置关系，整体结构紧凑，体积小，重量轻，更方便应用于当前无人机、扫地机等机器人领域。由于无人机等飞行器对结构空间的要求很高，需要飞机上的各个元件的体积与重量要求很低。本实用新型正是基于这类产品的要求而开发。而且本实用新型的超声性能优秀，其声压、灵敏度等参数均达到当前同类产品，完全可以满足当前各类机器人的避障、定高、缓冲等要求。

根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制，采用与其相同或相似的其它换能器，均在本实用新型保护范围内。