一种二维面阵超声换能器的制作方法

1.本技术涉及声学成像系统的超声换能器技术领域，尤其涉及一种二维面阵超声换能器。


背景技术：

2.超声换能器种类较多，按照不同的能量转换原理以及换能材料分为磁致伸缩换能器、压电超声换能器、电容换能器等等，其中压电式超声换能器由于具有易成型、易加工、结构清晰简单、易激励等特点，其理论分析和实际应用最为广泛。
3.压电式超声换能器的每一个阵元都包括声透镜、声学匹配层、压电材料、fpc电路板、背衬层、灌封胶等，其中用于产生和接收超声波的核心部件是压电层，压电层两端都安装有电极，两个电极与外电路相连。
4.一维线阵换能器是是由排列成一排的多个阵元组成，实际应用时由若干个阵元形成子阵，每个子阵形成一个波束，顺序变换子阵，形成波束扫描。
5.二维面阵超声换能器常用二维矩形阵列。而现阶段在制作二维面阵超声换能器时，存在两个要求非常高的技术难关：阵元切割技术和阵元电子连接技术。
6.二维面阵超声换能器中阵元切割技术和阵元电子连接技术的技术难度大、制作成本高是目前亟待解决的问题。
7.公开于本实用新型背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本实用新型的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。


技术实现要素：

8.为了解决上述背景技术提到的技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本技术提供一种二维面阵超声换能器，所述二维面阵超声换能器的阵原数为m
×
n，所述二维面阵超声换能器包括：绝缘外壳和一维线阵超声探头，所述一维线阵超声探头的数量为n个，构成一维线阵超声探头集合{u1，u2，
……
，un}，所述绝缘外壳内的底部设置有数量为n个的卡槽，构成卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}，所述卡槽的尺寸与所述一维线阵超声探头的尺寸相匹配，所述卡槽与所述一维线阵超声探头卡接，所述一维线阵超声探头的阵元数为m，卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}中所有卡槽的长边均与所述绝缘外壳的短边平行，卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}中所有卡槽的短边均位于同一条直线，卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}中所有卡槽形成的外轮廓与绝缘外壳的内壁之间设置有布线预留空间，所述一维线阵超声探头包括引出线缆，n个所述一维线阵超声探头的引出线缆构成引出线缆集合{l1，l2，
……
，ln}，所述引出线缆沿布线预留空间进行排布，引出线缆集合中的所有线缆合并为总线缆，所述绝缘外壳顶部开设有线缆衬套，所述总线缆通过所述线缆衬套引出。
9.优选的，所述绝缘外壳、卡槽、一维线阵超声探头以及线缆通过灌封胶进行固定。
10.优选的，所述绝缘外壳的内壁上还设置有金属板障，所述金属板障为所述绝缘外
壳内衬。
11.优选的，所述卡槽按照c1、c2、
……
、cn的顺序从左至右依次排列设置在绝缘外壳内部，卡槽cj用于固定一维线阵超声探头uj，其中，1≤j≤n且j为自然数；
12.当j≤n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿卡槽cj的一侧引出，并沿顺时针方向在布线预留空间内围绕一维线阵超声探头绕行，并将全部线缆lj合并为第一线缆从卡槽cj的另一侧向上引出；
13.当j》n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿卡槽cj的另一侧引出，并沿顺时针时针方向在布线预留空间内围绕一维线阵超声探头绕行，并将全部线缆lj合并为第二线缆从卡槽cj的一侧引出；
14.将第一线缆和第二线缆合并为总线缆通过所述线缆衬套引出。
15.优选的，所述绝缘外壳包括可拆卸连接的绝缘底板、绝缘盒体、绝缘盒盖，所述线缆衬套设置在所述绝缘盒盖中心位置，所述绝缘底板和绝缘盒体为一体式。
16.本技术实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：本技术实施例提供的一种二维面阵超声换能器，通过将n个阵原数为m的一维线阵超声探头并行排列，形成二维面阵超声换能器，解决二维面阵超声换能器阵元切割和接线问题，降低二维面阵超声换能器制作成本和制作难度。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本技术实施例提供的一种二维面阵超声换能器的结构示意图；
20.图2为本技术实施例提供的一种二维面阵超声换能器的绝缘盒体及其内部结构的俯视图；
21.图3为本技术实施例提供的一种二维面阵超声换能器的绝缘外壳俯视图。
22.图标：
23.1、绝缘外壳；11、绝缘底板；12、绝缘盒体；13、绝缘盒盖；2、一维线阵超声探头；21、引出线缆；22、总线缆；3、卡槽；4、布线预留空间；5、线缆衬套。
具体实施方式
24.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
25.为了便于理解，下面对本技术实施例提供的一种二维面阵超声换能器进行详细介绍，如图1所示，所述二维面阵超声换能器的阵原数为m
×
n，所述二维面阵超声换能器包括绝缘外壳1和一维线阵超声探头2，所述一维线阵超声探头2的数量为n个，构成一维线阵超
声探头集合{u1，u2，
……
，un}，所述绝缘外壳1内的底部设置有数量为n个的卡槽3，构成卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}，所述绝缘外壳1顶部开设有线缆衬套5，所述卡槽3的尺寸与所述一维线阵超声探头2的尺寸相匹配，所述卡槽3用于固定所述一维线阵超声探头2，所述一维线阵超声探头2的阵元数为m，卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}中所有卡槽的长边均与所述绝缘外壳1的短边平行，卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}中所有卡槽的短边均位于同一条直线，卡槽集合{c1，c2，
……
，cn}中所有卡槽形成的外轮廓与绝缘外壳1的内壁之间设置有布线预留空间4，所述一维线阵超声探头2包括引出线缆21，n个所述一维线阵超声探头2的引出线缆21构成引出线缆集合{l1，l2，
……
，ln}，所述引出线缆21沿布线预留空间4进行排布，引出线缆集合中的所有线缆合并为总线缆22，所述总线缆22通过所述线缆衬套5引出。
26.优选的，所述绝缘外壳1的内壁上还设置有金属板障，所述金属板障为所述绝缘外壳1薄层内衬，能够防止外部虚假电信号干扰探测。
27.在本技术提供的一个示意性实施例中，所述卡槽3按照c1、c2、
……
、cn的顺序从左至右依次排列设置在绝缘外壳1内部，卡槽cj用于固定一维线阵超声探头uj，其中，1≤j≤n且j为自然数。
28.当j≤n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿同侧引出，并沿顺时针方向在布线预留空间4内围绕一维线阵超声探头2绕行，并将全部线缆lj合并为第一线缆从卡槽c1的一侧引出。
29.当j》n/2时，所述一维线阵超声探头uj的引出线缆lj沿另一侧引出，并沿顺时针时针方向在布线预留空间4内围绕一维线阵超声探头2绕行，并将全部线缆lj合并为第二线缆从卡槽cn的一侧引出。
30.将第一线缆和第二线缆合并为总线缆22通过所述线缆衬套5引出。
31.所述绝缘外壳1包括可拆卸连接的绝缘底板11、绝缘盒体12、绝缘盒盖13，所述线缆衬套5设置在所述绝缘盒盖13中心位置，所述绝缘底板11和绝缘盒体12为一体式。
32.优选的，在本技术一个示意性实施例中，m＝128，n＝32，所述绝缘外壳1的尺寸为374
×
68
×
60mm，所述绝缘盒盖12与所述线缆衬套5的连接方式为螺纹连接，所述线缆衬套5的半径为20mm，所述绝缘底板11的和绝缘盒盖13的厚度为5mm，所述绝缘盒体12的厚度为1.5mm，所述绝缘底板11上设置有32个卡槽3，所述卡槽3的尺寸均为45
×
10
×
5mm，所有卡槽3的长边均与绝缘底板11短边平行，所有卡槽的短边在同一条直线上，且每个相邻卡槽之间的距离为1mm，所有卡槽3构成的整体四边与绝缘盒体12内壁之间的距离均为10mm，形成布线预留空间4。
33.优选的，在本技术一个示意性实施例中，通过以下方法进行组装获得二维面阵超声换能器，将一维线阵超声探头u1插入卡槽c1当中，使得一维线阵超声探头的声窗与绝缘外壳1表面在同一平面，在一维线阵超声探头u1与绝缘外壳1之间打上一圈固定胶，增加一维线阵超声探头的稳定性，同时，所述固定胶能够起到粘接、防水、密封及散热的功能；将一维线阵超声探头u2插入卡槽c2当中，以此类推，将一维线阵超声探头集合{u1，u2，
……
，u
32
}中的全部探头插入卡槽集合{c1，c2，
……
，c
32
}中的全部卡槽内，形成二维阵列。
34.将线缆l1、l2、
……
、l
16
沿同侧引出，并沿顺时针方向在布线预留空间内围绕二维阵列绕行，在另一侧到达线缆l
16
时，将这16根线缆合并为第一线缆向上引出。
35.将线缆l
17
、l2、
……
、l
32
沿引出线缆l1、l2、
……
、l
16
的另一侧引出，并沿顺时针方向
在布线预留空间内围绕二维阵列绕行，在另一侧到达线缆l
17
时，将这16根线缆合并为第二线缆向上引出。
36.将所述第一线缆和第二线缆合并为总线缆22，将所述总线缆22从所述线缆衬套5中引出至绝缘外壳1外部。
37.使用灌封胶将引出线缆以及一维线阵超声探头进行加固，待确定加固完毕之后，套上密封圈，盖上绝缘盒盖13，拧紧螺丝，将绝缘外壳1进行密封。
38.需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
39.以上所述仅是本实用新型的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。