一种多点共振的压电陶瓷晶片及其应用的制作方法

本发明涉及换能器压电陶瓷领域，具体为一种多点共振的压电陶瓷晶片及其应用。

背景技术：

1、目前市面上的超声换能器普遍使用压电陶瓷晶片驱动，压电陶瓷晶片以一个压电陶瓷片作为主体，正反两面涂有电极材料作为压电陶瓷的正负极，当正负极通电后，压电陶瓷会产生压电效应，使压电陶瓷产生振动。

2、在压电陶瓷晶体与电极之间，压电陶瓷晶体的电阻要比电极材料大的多，所以电流在压电陶瓷与电极之间会优先选择流向电极，只有当电极充满电荷时才会流向压电陶瓷。

3、现有的大部分压电陶瓷晶片由于压电陶瓷本身性质限制，只有一个振动中心，其振动强度较小，工作效能低，不能很好地利用能量；而现有的部分设置了多个振动中心的压电陶瓷晶片又由于各个电极的形状大小以及各电极之间的距离在实际上并不能做到完全一样，导致每个区域充满电荷然后流向压电陶瓷产生振动的时间不一样，产生相位差，不能做到真正的同频振动，使得超声波换能器的振动不可控，不能满足用户的各种需求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种多点共振的压电陶瓷晶体及其应用，旨在解决现有技术中一个压电陶瓷晶片只能产生一个振动中心的缺陷，且可根据实际使用需求调整电极区域的形状、数量、大小、位置、材料等因素来控制振动时间以达到同频振动的效果或实现其它功能，降低了电极区域的加工要求，节约成本。

2、为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种多点共振的压电陶瓷晶片，包括压电陶瓷片，所述压电陶瓷片的正面设置有中心电极区域、中心电极连接线、电极闭合曲线区域和区域电极连接线；所述区域电极连接线为任意形状的线条；所述中心电极连接线的一端连接所述中心电极区域，另一端连接所述电极闭合曲线区域；所述电极闭合曲线区域彼此之间通过所述区域电极连接线连接形成一个整体；所述压电陶瓷片的背面整面涂覆有背面电极区域。

4、优选地，所述电极闭合曲线区域的数量至少为两个。

5、优选地，所述中心电极连接线的粗细、中心电极连接线的长度、电极闭合曲线区域的面积、相邻电极闭合曲线区域之间的角度均相互独立。

6、优选地，所述中心电极连接线为直线。

7、优选地，所述中心电极区域、中心电极连接线、电极闭合曲线区域、区域电极连接线和背面电极区域为电阻值小于所述压电陶瓷片的金属材料。

8、优选地，所述电极闭合曲线区域形状为任意闭合曲线形状。

9、优选地，所述至少两个电极闭合曲线区域的排列组合形状、任意电极闭合曲线区域与电极连接线连接起来的形状为任意形状。

10、本发明还提供一种压电驱动的多点共振换能器，其包括上述多点共振的压电陶瓷晶片和金属片，所述压电陶瓷晶片的正面与所述金属片的背面连接在一起。

11、优选地，所述金属片的正面设置有与所述压电陶瓷晶片上的电极闭合曲线区域相匹配的金属振动区域。

12、优选地，所述金属振动区域为凹坑形状。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

14、(1)通过在单面设置多个电极闭合曲线区域并通过一个电源刺激振动，实现多个振动中心，提高了振动强度与能量利用率，提升工作效能并节省电量成本。

15、(2)各电极闭合曲线区域彼此之间通过电极连接线连接在一起形成一个整体，达到各振动区域同频振动的效果，且相对于整面涂覆电极材料，节省了电极材料用量，节约成本。

16、(3)由于电极连接线的作用，各电极闭合曲线区域的大小、形状、位置距离的加工工艺要求降低，提高加工效率，降低加工成本。

17、(4)根据需要实现的功能不同，通过设置正面各个电极闭合曲线区域的形状、数量、大小、位置、材料等因素，控制振动区域的位置、振动时间等，满足用户的各种使用要求。

技术特征：

1.一种多点共振的压电陶瓷晶片，其特征在于，包括压电陶瓷片，所述压电陶瓷片的正面设置有中心电极区域、中心电极连接线、电极闭合曲线区域和区域电极连接线；所述区域电极连接线为任意形状的线条；所述中心电极连接线的一端连接所述中心电极区域，另一端连接所述电极闭合曲线区域；所述电极闭合曲线区域彼此之间通过所述区域电极连接线连接形成一个整体；所述压电陶瓷片的背面整面涂覆有背面电极区域。

2.根据权利要求1所述的一种多点共振的压电陶瓷晶片，其特征在于，所述电极闭合曲线区域的数量至少为两个。

3.根据权利要求2所述的一种多点共振的压电陶瓷晶片，其特征在于，所述中心电极连接线的粗细、中心电极连接线的长度、电极闭合曲线区域的面积、相邻电极闭合曲线区域之间的角度均相互独立。

4.根据权利要求1所述的一种多点共振的压电陶瓷晶片，其特征在于，所述中心电极连接线为直线。

5.根据权利要求1所述的一种多点共振的压电陶瓷晶片，其特征在于，所述中心电极区域、中心电极连接线、电极闭合曲线区域、区域电极连接线和背面电极区域为电阻值小于所述压电陶瓷片的金属材料。

6.根据权利要求1所述的一种多点共振的压电陶瓷晶片，其特征在于，所述电极闭合曲线区域形状为任意闭合曲线形状。

7.根据权利要求3所述的一种多点共振的压电陶瓷晶片，其特征在于，所述至少两个电极闭合曲线区域的排列组合形状、任意电极闭合曲线区域与电极连接线连接起来的形状为任意形状。

8.一种压电驱动的多点共振换能器，其特征在于，包括权利要求1至7任一项所述的多点共振的压电陶瓷晶片和金属片，所述压电陶瓷晶片的正面与所述金属片的背面连接在一起。

9.根据权利要求8所述的一种压电驱动的多点共振换能器，其特征在于，所述金属片的正面设置有与所述压电陶瓷晶片上的电极闭合曲线区域相匹配的金属振动区域。

10.根据权利要求9所述的一种压电驱动的多点共振换能器，其特征在于，所述金属振动区域为凹坑形状。

技术总结
本发明公开了一种多点共振的压电陶瓷晶片及其应用，所述多点共振的压电陶瓷晶片包括压电陶瓷片，压电陶瓷片的正面设置有中心电极区域、中心电极连接线、电极闭合曲线区域和区域电极连接线；区域电极连接线为任意形状的线条；电极闭合曲线区域彼此之间通过区域电极连接线连接形成一个整体；压电陶瓷片的背面整面涂覆有背面电极区域。本发明通过在一块压电陶瓷片上设置多个电极区域并通过电极连接线连接起来形成一个整体，实现一个晶片能产生多个振动中心的效果，且可根据使用需求通过改变电极区域和电极连接线的大小、形状、材料等因素来控制各电极区域的振动，实现各种功能。

技术研发人员：赖世度,李进彬,张帆,吴付海,谭天
受保护的技术使用者：惠州市谦美科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16