背衬、换能器及制备方法与流程

本发明公开了一种背衬、换能器及制备方法，具体为背衬及其制备方法以及使用背衬的换能器及其制备方法，属于超声波检测。

背景技术：

1、超声波检测探头是在超声波检测过程中发射和接收超声波的装置，其核心部件是利用材料的压电效应实现电能、声能转换的换能器。换能器中包括压电元件和设置在压电元件后的背衬。

2、对于采用脉冲回波方式的超声无损检测技术中的超声波检测探头，其脉冲宽度直接影响轴向分辨率。获得窄的短脉冲最有效的办法就是在压电元件背面附加高阻尼和高衰减的背衬，利用背衬的阻尼作用使压电元件的谐振过程尽快结束；利用背衬的高衰减作用，避免产生干扰杂波，从而提升无损检测的准确性。

3、现有技术中的背衬是由熔融环氧树脂混合钨粉后直接固化而成，使用这种方法制备的背衬均匀性差，且随着钨粉体积含量增加，背衬的声衰减系数也在减小，其最大声阻抗仅能达到10～12mrayls。

技术实现思路

1、本申请的目的在于，提供一种背衬、换能器及制备方法，以解决现有技术中的背衬存在的均匀性差、声衰减系数及声阻抗较低的技术问题。

2、本发明的第一方面提供了一种背衬的制备方法，包括：

3、获取背衬材料，所述背衬材料包括环氧树脂胶粘剂和钨粉，所述钨粉的体积占所述背衬材料体积的13～40％；

4、将所述钨粉添加至所述环氧树脂胶粘剂中进行搅拌，得到表面包覆有环氧树脂的钨粉颗粒，记为复合颗粒；

5、利用所述复合颗粒制备背衬。

6、优选地，所述环氧树脂的耐温范围为-45℃～245℃。

7、优选地，所述钨粉的密度为15～25g/cm3，粒径为微米级粒径。

8、优选地，利用所述复合颗粒制备背衬，具体包括：

9、将所述复合颗粒装入模具；

10、利用热压机在40～80℃下对所述模具内的复合颗粒进行热压，得到背衬。

11、优选地，在将所述钨粉添加至所述环氧树脂胶粘剂中进行搅拌之前，还包括：

12、对所述环氧树脂胶粘剂进行除泡。

13、本发明的第二方面提供了一种利用上述背衬的制备方法制备得到的背衬；

14、所述背衬的声阻抗为15～17mrayls；

15、所述背衬的声衰减为83～93db/cm/mhz

16、本发明的第三方面提供了一种换能器的制备方法，包括：

17、步骤1、将利用是上述的背衬的制备方法制备得到的未凝固的背衬固定设置于压电元件背面后静置凝固；

18、步骤2、将凝固后的背衬和压电元件整体加热至预设温度后进行保温，得到换能器。

19、优选地，所述步骤1具体包括：

20、将未凝固的背衬固定设置于压电元件背面；

21、将未凝固的背衬和压电元件整体进行除泡及离心后静置凝固。

22、优选地，所述除泡的时间为5-15min；

23、所述离心的时间为10-30min，离心的转速为2500～4000转/min。

24、本发明的第四方面提供了一种利用上述换能器的制备方法制备得到的换能器。

25、本发明的背衬、换能器及制备方法，相较于现有技术，具有如下有益效果：

26、本发明的背衬具有宽工作温区、较高的声阻抗和声衰减系数，能对使用其的换能器起到良好的阻尼作用。使用换能器制备的超声波探头背面杂波微弱，且具有更宽的频谱、更短的脉冲，探头的分辨率得到大幅提升，对于超声无损检测技术发展与国家工业建设具有重大的现实意义。

技术特征：

1.一种背衬的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的背衬的制备方法，其特征在于，所述环氧树脂的耐温范围为-45℃～245℃。

3.根据权利要求1所述的背衬的制备方法，其特征在于，所述钨粉的密度为15～25g/cm3。

4.根据权利要求1所述的背衬的制备方法，其特征在于，利用所述复合颗粒制备背衬，具体包括：

5.根据权利要求1所述的背衬的制备方法，其特征在于，在将所述钨粉添加至所述环氧树脂胶粘剂中进行搅拌之前，还包括：

6.一种背衬，其特征在于，为利用权利要求1-5任一项所述的背衬的制备方法制备得到的背衬；

7.一种换能器的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的换能器的制备方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

9.根据权利要求8所述的换能器的制备方法，其特征在于，所述除泡的时间为5～15min；

10.一种换能器，其特征在于，为权利要求7-9任一项所述的换能器的制备方法制备得到的换能器。

技术总结
本发明属于超声波检测技术领域，具体公开了一种背衬、换能器及制备方法，其中背衬的制备方法包括获取背衬材料，背衬材料包括环氧树脂胶粘剂和钨粉，钨粉的体积占背衬材料体积的13～40％；将钨粉添加至环氧树脂胶粘剂中进行搅拌，得到表面包覆有环氧树脂的钨粉颗粒，记为复合颗粒；利用复合颗粒制备背衬。本发明的背衬具有宽工作温区、较高的声阻抗和声衰减系数，能对使用其的换能器起到良好的阻尼作用。使用换能器制备的超声波探头背面杂波微弱，且具有更宽的频谱、更短的脉冲，探头的分辨率得到大幅提升。

技术研发人员：范东明,掌蕴东,陈发强,郝阳,靳婷,李佳欣,马首道,宋佳奇,王斌
受保护的技术使用者：光子集成（温州）创新研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16