一种超声换能器声匹配层及超声换能器制作方法与流程

本发明涉及超声换能器，具体领域为一种超声换能器声匹配层及超声换能器制作方法。

背景技术：

1、超声波燃气表是一种新型的燃气流量计量工具，燃气表模组是执行流量计量功能的核心元件，主要由流道、一对超声波换能器及相关测试电路组成。超声波换能器是超声波燃气表收发声波的重要部件，在天然气环境下，声波在流道内存在散射衰减及传输衰减，若换能器的收发灵敏度较低，则存在接收声信号幅度过低或波形畸变的问题。此外，换能器的带宽特性也影响了接收信号的拖尾长度，带宽越宽，则信号的拖尾越小。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种超声换能器声匹配层及超声换能器的制作方法，可以有效提升一对换能器的收发灵敏度，并且增加换能器的带宽。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超声换能器声匹配层的制作方法，其步骤为：

3、(1)取适量酚醛树脂微球材料并进行预处理：去除破损的酚醛树脂微球碎片；

4、(2)配制环氧基胶液：配置的环氧基胶液在常温下应保持稀释状态；

5、(3)材料预混：将环氧基胶液进行加热处理，将酚醛树脂微球混入加热后的环氧基胶液中并进行搅拌；

6、(4)混合脱泡：将预混后的材料放入真空搅拌机中，边搅拌边进行抽真空处理：

7、(5)材料固化：混合脱泡后的材料放入烘箱中，调整烘箱温度，进行温度分段固化；

8、(6)将固化后的材料切成预设厚度的薄片，并进行密度和声速测试；

9、(7)对切片后的材料进行电镜扫描sem分析，从匹配层截面分析得到微球分布均匀，微球颗粒保持完整与环氧树脂基体融合较好的薄片为合格声匹配层。

10、在其中一些实施例中，根据步骤(1)，将酚醛树脂微球浸入蒸馏水中搅拌均匀后充分静置，破损的酚醛树脂微球碎片便会沉淀下去，然后再用滤网将完整的酚醛树脂微球捞出，并进行烘干。

11、在其中一些实施例中，根据步骤(3)，酚醛树脂微球的堆密度为0.08-0.09g/cm3，真密度为0.28-0.30g/cm3。

12、在其中一些实施例中，酚醛树脂微球与环氧基胶液的体积比为1.5：1～2：1之间。

13、在其中一些实施例中，根据步骤(4)，真空搅拌机的搅拌转速设为小于650r/min。

14、在其中一些实施例中，真空搅拌机的搅拌转速设为450-500r/min之间

15、在其中一些实施例中，根据步骤(6)，薄片的切割厚度为1mm；

16、在其中一些实施例中，所述的薄片测试密度为0.77g/cm3，测试声速为1820～1880m/s之间。

17、在其中一些实施例中，根据步骤(7)，选取的合格声匹配层声阻抗为1.5mrayl。

18、为实现上述目的，本发明还提供如下技术方案：一种超声换能器的制作方法，所述的超声换能器由声匹配层、压电元件及外壳组成，所述的声匹配层为权利要求1-5中任意一项所述的声匹配层，声匹配层通过粘接剂粘接在外壳的外侧。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用声匹配层结构进行阻抗匹配，声匹配层起到提高声波透射率的作用；

20、采用酚醛树脂空心微球添加到环氧树脂基体中所形成的复合材料匹配层，可以显著提升换能器的收发灵敏度，有效增加换能器带宽。

21、本发明通过在环氧树脂基体中添加酚醛树脂微球，研制具有低密度及低声速的声匹配层，并将研制的声匹配层用于超声换能器中，研制具有高灵敏度及较宽频带特性的超声换能器。

22、本申请的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本申请的其他特征、目的和优点更加简明易懂，通过本申请的实施例对本申请进行详尽说明和了解。

技术特征：

1.一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：其步骤为：

2.根据权利要求1所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：根据步骤(1)，将酚醛树脂微球浸入蒸馏水中搅拌均匀后充分静置，破损的酚醛树脂微球碎片便会沉淀下去，然后再用滤网将完整的酚醛树脂微球捞出，并进行烘干。

3.根据权利要求1所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：根据步骤(3)，酚醛树脂微球的堆密度为0.08-0.09g/cm3，真密度为0.28-0.30g/cm3。

4.根据权利要求3所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：酚醛树脂微球与环氧基胶液的体积比为1.5∶1～2∶1之间。

5.根据权利要求1所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：根据步骤(4)，真空搅拌机的搅拌转速设为小于650r/min。

6.根据权利要求5所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：真空搅拌机的搅拌转速设为450-500r/min之间。

7.根据权利要求1所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：根据步骤(6)，薄片的切割厚度为1mm。

8.根据权利要求7所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：所述的薄片测试密度为0.77g/cm3，测试声速为1820～1880m/s之间。

9.根据权利要求8所述的一种超声换能器声匹配层的制作方法，其特征在于：根据步骤(7)，选取的合格声匹配层声阻抗为1.5mrayl。

10.一种超声换能器的制作方法，所述的超声换能器由声匹配层、压电元件及外壳组成，其特征在于：所述的声匹配层为权利要求1-5中任意一项所述的声匹配层，声匹配层通过粘接剂粘接在外壳的外侧。

技术总结
本发明涉及超声换能器技术领域，尤其是一种超声换能器声匹配层及超声换能器制作方法，通过在环氧树脂基体中添加酚醛树脂微球，研制具有低密度及低声速的声匹配层，并将研制的声匹配层用于超声换能器中，本发明研制具有高灵敏度及较宽频带特性的超声换能器。

技术研发人员：涂馨予,楼成淦,楼将波,金杭超,陈昌杰
受保护的技术使用者：杭州瑞利超声科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15