一种超声波换能器的制作方法

1.本实用新型属于超声波技术领域，具体来说，特别涉及一种超声波换能器。


背景技术：

2.超声波换能器是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去，而自身消耗很少较少的一种能量转换器，超声波换能器应用于科研、生产、工业等很多领域，例如超神波清洗机、实验室用萃取装置、超声电焊等等都需要用到超声波换能器。
3.申请号为cn201110042214.1公开了一种高频操作频率的超声波换能器探头。此超声波换能器探头包含一基板以及一超声波换能器阵列，其中该基板具有多个开孔，而该超声波换能器阵列设置于基板上。该超声波换能器阵列具有多个共振单元，而每一共振单元的厚度为该超声波换能器的操作频率的等效1/2波长。其中每一共振单元包含一振荡元件以及一压电元件，其中该振荡元件具有相邻于该基板的一第一表面，而该压电元件配置于该第一表面，并对应位于该些开孔内。超声波换能器应用于多种领域，常常需要密封设计来适应多种环境，该装置并不能适应于诸如在液体内等地方进行浸入式工作。
4.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

5.针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种超声波换能器，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.本实用新型为一种超声波换能器，包括外壳，所述外壳上表面固定连接有盖体，所述外壳与所述盖体之间贯穿设置有固定螺钉若干，所述固定螺钉下部固定连接有后盖板，所述后盖板与所述固定螺钉之间固定连接有弹性压片，所述后盖板上表面中心贯穿零件固定连接有预应力螺栓，所述预应力螺栓侧面固定连接有绝缘套，所述后盖板下表面固定连接有压电陶瓷极片若干，所述压电陶瓷极片之间固定连接有铜片极片，所述压电陶瓷极片与所述铜片极片均套接于所述绝缘套外侧，所述预应力螺栓下部螺纹连接有前盖板，所述前盖板上部外侧固定连接有密封圈。
8.进一步地，所述固定螺钉上部卡接于所述盖体内部，所述固定螺钉下部贯穿所述外壳上表面。
9.进一步地，所述后盖板侧面与所述外壳内侧面有一段距离，所述外壳上表面与所述盖体之间贯穿设置有接线孔，所述接线孔下端位于所述盖体内侧和所述后盖板侧面之间。
10.进一步地，所述后盖板上表面与所述外壳内部上表面之间有一小段距离，该距离略大于所述弹性压片受最大压力时的形变距离。
11.进一步地，所述绝缘套套接位置由所述预应力螺栓上部螺杆位到所述前盖板上表面处。
12.进一步地，所述前盖板上部为圆柱状下部为台状且下部台状外显于所述外壳，所述前盖板上部侧面与所述外壳内部相贴合，所述密封圈位于该贴合位置内，所述前盖板下表面中心设置有连接孔。
13.本实用新型具有以下有益效果：
14.通过由盖体和外壳之间的接线孔进入换能器内部与铜片极片连接的高频电流极化压电陶瓷极片，由于连接在铜片极片两侧的压电陶瓷极片数量相同，且相邻两片的压电陶瓷极片的极化方向相反，使得极化后具有压电效应的压电陶瓷极片纵向的振动方向相同，且在极化过程中，绝缘套将预应力螺栓与压电部位进行隔绝防护，预应力螺栓将整个装置中的压电部位和前后盖板完整的连接在了一起，在保证装置的密封性的同时也将产生的谐振几无损耗的转化成超声波，通过多片压电陶瓷极片和前后盖板等的配合，较于传统单一陶瓷材料制作的换能器性能有较大的提升，提高了装置的性能；同时弹性压片也防止高频振动对装置的整体冲击导致局部发热损伤装置，设置在前盖板内的密封圈也进一步提高了装置的整体密封性，通过预应力螺栓、密封圈和接线孔内接电线的设计使得装置完全密封，实现了装置可以适应多种使用环境的功能；由此装置将高频电能通过压电陶瓷极片转化成了同等频率的的机械振动从而产生超声波实现了能量转换，通过前盖板的台形设计和连接孔的配合，可以进一步的为换能器进行增幅，提高了装置换能的强度。
15.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
16.为了更清楚地说明实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是实用新型的一些实施例，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。
17.图1为本实用新型的整体示意图；
18.图2为本实用新型的正面结构剖视图；
19.图3为本实用新型的侧面结构剖视图；
20.图4为本实用新型的爆炸图。
21.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
22.1、外壳；2、盖体；3、固定螺钉；4、后盖板；5、弹性压片；6、预应力螺栓；7、绝缘套；8、压电陶瓷极片；9、铜片极片；10、前盖板；11、密封圈；12、接线孔；13、连接孔。
具体实施方式
23.下面将结合实用新型实施例中的附图，对实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“顶”、“中”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对实用新
型的限制。
25.请参阅图1-4所示，本实用新型为一种超声波换能器，包括外壳1，所述外壳1上表面固定连接有盖体2，所述外壳1与所述盖体2之间贯穿设置有固定螺钉3若干，所述固定螺钉3下部固定连接有后盖板4，所述后盖板4与所述固定螺钉3之间固定连接有弹性压片5，所述后盖板4上表面中心贯穿零件固定连接有预应力螺栓6，所述预应力螺栓6侧面固定连接有绝缘套7，所述后盖板4下表面固定连接有压电陶瓷极片8若干，所述压电陶瓷极片8之间固定连接有铜片极片9，所述压电陶瓷极片8与所述铜片极片9均套接于所述绝缘套7外侧，所述预应力螺栓6下部螺纹连接有前盖板10，所述前盖板10上部外侧固定连接有密封圈11。
26.在一个实施例中，对于上述固定螺钉3来说，所述固定螺钉3上部卡接于所述盖体2内部，所述固定螺钉3下部贯穿所述外壳1上表面，从而固定螺钉3可以将盖体2和外壳1进行加固，进而提高整体结构的密封性和强度。此外，具体应用时，盖体2采用的是金属熔融灌注方式与外壳1连接的，且盖体2外壳1所用材料均为防腐材料。
27.在一个实施例中，对于上述后盖板4来说，所述后盖板4侧面与所述外壳1内侧面有一段距离，所述外壳1上表面与所述盖体2之间贯穿设置有接线孔12，所述接线孔12下端位于所述盖体2内侧和所述后盖板4侧面之间，从而接线孔12内部可以用来接通换能器需要的高频电流，且接入的电线将与铜片极片9以内部连接的方式连接，进而避免了电线外露，为换能器在液体内工作提供了方便。此外，具体应用时，盖体2上接入电线为密封状态，高频电流通常为15khz左右。
28.在一个实施例中，对于上述后盖板4来说，所述后盖板4上表面与所述外壳1内部上表面之间有一小段距离，该距离略大于所述弹性压片5受最大压力时的形变距离，从而当高频电流通过铜片极片9极化压电陶瓷极片8产生机械能振动时，预留的一定空间避免了由预应力螺栓6连接为一体的压电部分对换能器的刚性碰撞，进而减少装置因碰撞而产生的能量损耗，同时也避免了整体结构密封性遭到损伤。此外，具体应用时，所述预应力螺栓6的制材为40硼钢，较高的强度使其具有很好的防松弛能力，且前后盖板为铝合金材质，压电陶瓷极片8为锆钛酸铅材质。
29.在一个实施例中，对于上述绝缘套7来说，所述绝缘套7套接位置由所述预应力螺栓6上部螺杆位到所述前盖板10上表面处，从而可以很好的固定住绝缘套7，同时预应力螺栓6与压电陶瓷极片8之间也得到了较好的绝缘效果，进而避免高频电流击穿预应力螺栓6发热导致压电陶瓷极片8损坏。此外，具体应用时，整个装置由固定螺钉3和预应力螺栓6连接固定在一起，且连接面均垂直与连接物，装置属于高能产品，需保证各组件组合安全。
30.在一个实施例中，对于上述前盖板10来说，所述前盖板10上部为圆柱状下部为台状且下部台状外显于所述外壳1，所述前盖板10上部侧面与所述外壳1内部相贴合，所述密封圈11位于该贴合位置内，所述前盖板10下表面中心设置有连接孔13，从而密封圈11可以进一步的保证装置的密封性。此外，具体应用时，台状设计可以给声波增幅提高换能强度，连接孔13也便于连接超声波装置常用的增幅器。
31.综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过由盖体2和外壳1之间的接线孔12进入换能器内部与铜片极片9连接的高频电流极化压电陶瓷极片8，由于连接在铜片极片9两侧的压电陶瓷极片8数量相同，且相邻两片的压电陶瓷极片8的极化方向相反，使得极化后具有压电效应的压电陶瓷极片8纵向的振动方向相同，且在极化过程中，绝缘套7将预
应力螺栓6与压电部位进行隔绝防护，预应力螺栓6将整个装置中的压电部位和前后盖板完整的连接在了一起，在保证装置的密封性的同时也将产生的谐振几无损耗的转化成超声波，同时弹性压片5也防止高频振动对装置的整体冲击导致局部发热损伤装置，设置在前盖板10内的密封圈也进一步提高了装置的整体密封性。由此装置将高频电能通过压电陶瓷极片8转化成了同等频率的的机械振动从而产生超声波实现了能量转换。
32.通过上述技术方案，1、通过预应力螺栓6、密封圈11和接线孔12内接电线的设计使得装置完全密封，实现了装置可以适应多种使用环境的功能；2、通过多片压电陶瓷极片8和前后盖板等的配合，较于传统单一陶瓷材料制作的换能器性能有较大的提升，提高了装置的性能；3、通过前盖板10的台形设计和连接孔13的配合，可以进一步的为换能器进行增幅，提高了装置换能的强度。
33.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
34.以上公开的实用新型优选实施例只是用于帮助阐述实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用实用新型。实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。