一种基于椭球型壳体的便携式多用超声换能器的制作方法

本发明涉及超声换能器技术的领域，具体涉及一种基于椭球型壳体的便携式多用超声换能器。

背景技术：

目前被广泛使用的纵振型超声清洗换能器具有结构简单、成本低廉、性能稳定可靠等显著特征。普通换能器以及其他嵌入式换能器均存在需要依附于密封盒之类的载体方能实现投入水中，这就存在不利于设备整体移动和携带的缺点。

为了解决换能器可施加电功率能力弱和不便携带等缺点，国内外换能器专家通过增加陶瓷片数量、增大工具头的长度进而增大与水接触面积的方式，发明了诸如推挽式换能器等等，但这些换能器需要自上而下安装，存在噪音大、占用空间大等显著缺点，不利于家庭使用或商务人士携带。

无论是多个振子组成的超声振盒，还是采用推挽式工具头的超声棒，针对家用场合，均存在噪音大、体积大和外形不够小巧美观等显著缺点。嵌入式换能器存在不方便移动和携带的缺点。

另外，为了解决换能器浸入水中的问题，国内外有些产品将普通纵向振动换能器作适当水密投入水中，但其存在有功辐射面小、可施加电功率能力弱、不耐腐蚀、外形简陋等问题。

更多地，不带阶梯型工具头的椭球型便携式超声换能器，存在使用方式相对单一的缺点，局限了换能器整体价值的发挥。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种基于椭球型壳体的便携式多用超声换能器。

本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：这种基于椭球型壳体的便携式多用超声换能器，主要包括椭球型辐射头、前盖板、压电陶瓷片、电极片、后盖、后盖螺母、螺杆、椭球壳体、密封圈、水密插头、阶梯型细长工具头，前盖板、压电陶瓷片、电极片、后盖、后盖螺母通过螺杆实现机械上串联构成换能器振子，换能器振子通过螺杆突出部位与椭球型辐射头相连构成换能器整体，换能器整体与阶梯型细长工具头连接形成超声换能器，超声换能器放置于椭球壳体内并且两者通过密封圈和椭球型辐射头上的螺纹实现密封支撑连接，椭球壳体底端与水密插头连接，确保其整体水密特性。

所述压电陶瓷堆和电极片设有四对，压电陶瓷堆电学上通过电极片互为两两并联，即负正、正负、负正、正负连接。

所述椭球型辐射头的谐振频率与换能器振子的谐振频率一致。

所述阶梯型细长工具头的谐振频率与换能器振子的谐振频率一致。

所述超声换能器通过阶梯型细长工具头的装卸实现多种清洗用途。

本发明的有益效果为：

1、本发明提高了换能器可施加电功率能力；极大降低了换能器通过水槽辐射的噪音；使换能器兼具便携性和美观性；具有耐空化腐蚀特性；集衣物局部清洗、水槽清洗、小口径杯具清洗等多种用途于一体，总体上是一种小巧、美观、便携、适用范围广、低噪音、大功率、耐腐蚀的基于椭球型壳体的便携式多用超声换能器；已经通过多次比对试验，获得用户广泛认可，目前处于工业设计改进和市场推广阶段。

2、本发明辐射头通过椭球代替普通圆柱或圆台，以椭球整体辐射代替平面或柱体辐射，可显著增大换能器的辐射面，提高了换能器的有功负载，进而提高了换能器可施加电功率能力；通过换能器带椭球前辐射头和椭球后壳体动态密封连接，构成完整椭球，在具有良好水密特性的同时可显著改善换能器外观；换能器整体入水，与槽体接触面小可显著降低换能器通过水槽壳体的辐射噪音。

3、本发明在没有阶梯型细长工具头的情况下，换能器可直接放置于水槽或面盆内，无须支撑，便于携带，可自由放置；换能器置于水底辐射，可有效降低因气泡在水面破裂引发的噪音；在有阶梯型细长工具头的情况下，细长工具头辐射端面可对准需要局部清洗的表面，实现高能量聚焦清洗，也可整个阶梯工具头放入细长容器，清洗内壁。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

附图标记说明：椭球型辐射头1、前盖板2、压电陶瓷片3、电极片4、后盖5、后盖螺母6、螺杆7、椭球壳体8、密封圈9、水密插头10、阶梯型细长工具头11。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做详细的介绍：

实施例：如附图所示，这种基于椭球型壳体的便携式多用超声换能器，主要包括椭球型辐射头1、前盖板2、压电陶瓷片3、电极片4、后盖5、后盖螺母6、螺杆7、椭球壳体8、密封圈9、水密插头10、阶梯型细长工具头11，前盖板2、压电陶瓷片3、电极片4、后盖5、后盖螺母6通过螺杆7实现机械上串联构成换能器振子，换能器振子通过螺杆7突出部位与椭球型辐射头1相连构成换能器整体，换能器整体通过专用工具与阶梯型细长工具头11连接形成超声换能器，超声换能器放置于椭球壳体8内并且两者通过密封圈9和椭球型辐射头1上的螺纹实现密封支撑连接，椭球壳体8底端与水密插头10通过螺纹连接，确保其整体水密特性，可使换能器整体结构与水槽或面盆等容器中的水接触，并向其辐射声能量。

所述椭球型辐射头1材料为钛合金，前盖板2材料为铝合金，后盖5、后盖螺母6和螺杆7材料为45号钢，椭球壳体8材料为铝合金或其他非金属材料，密封圈9材料为氟硅橡胶o型圈，水密插头10为专用电缆水密插头，阶梯型细长工具头11为耐腐蚀金属材料。

所述压电陶瓷堆3和电极片4设有四对，压电陶瓷堆3电学上通过电极片4互为两两并联，即负正、正负、负正、正负连接。

所述椭球型辐射头1的谐振频率与换能器振子的谐振频率一致。

所述阶梯型细长工具头11的谐振频率与换能器振子的谐振频率一致。

所述超声换能器通过阶梯型细长工具头11的装卸实现多种清洗用途。

本发明具体实施步骤：

步骤1、换能器振子装配：

将后盖螺母6、后盖5、压电陶瓷堆3、电极片4、前盖板2和螺杆7，通过专用夹具同心固定，并在垂直方向施加合适预应力，确保换能器结构件在高频、大功率振动过程中不致发生脱落。其中，压电陶瓷片3电学上通过电极片4互为两两并联。

步骤2、椭球型辐射头1：

将步骤1中装配好的换能器振子与椭球型辐射头1通过螺杆7的突出部位连接，并拧紧，从而构成换能器整体。

步骤3、换能器整体与椭球壳体8密封连接：

将椭球辐射头1与椭球壳体8通过自带螺纹连接，通过密封圈9实现密封。

步骤4、椭球壳体8后端连接水密插头10：

在椭球壳体8后端加装水密插头10以便更好实现固定电缆和水密的双重作用。

步骤5、连接阶梯型细长工具头11：

根据需要，在前述步骤4的基础上，在椭球辐射头1前部通过专用扳手连接阶梯型细长工具头11，构成全新多用换能器。

按上述1-4个步骤制作完成的辐射面为椭球型的便携式超声换能器，其好处是：在四片压电陶瓷片3上施加电信号时，可激发换能器纵向振动，推动具有相同谐振频率的椭球型辐射头1振动，并将同频率声能量传递到水中，椭球型辐射面具有有功辐射阻大的显著优点，可明显提高施加电功率的能力；换能器除了椭球壳体8与水直接接触，其他结构件均通过密封圈9与水隔绝，不与水接触，避免了无功辐射、降低了辐射噪音；从水槽上部观察，椭球型便携式超声换能器，外形美观精巧。

在上述第5个步骤完成后，换能器可实现全新用途，提高了换能器的使用范围，提高了其使用价值。

可以理解的是，对本领域技术人员来说，对本发明的技术方案及发明构思加以等同替换或改变都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。