本发明涉及超声波感测领域，尤其涉及一种超声波感测器。
背景技术：
超声波感测器因具有安全、精准等优点已被广泛应用于医学领域，用于监测人体心率、血压等身体指标，还可用于生成人体器官的二维影像结果。该类超声波感测器通常包括信号发送单元与信号接收单元，信号发送单元发送超声波，信号发送单元发送的发射波经被测物反射，信号接收单元接收该反射回的超声波并形成对应被测物的感测信号。反射超声波的强度极大影响超声波感测器的感测精度，而反射波的强度受待测物(如心脏、血管等)的深度、信号发送单元与信号接收单元之间的距离、以及发射波的形状多种因素的影响。
技术实现要素：
鉴于以上内容，本发明提供一种超声波感测器，其具有较高的感测精度。
一种超声波感测器，包括在同一表面间隔设置的超声波信号发送单元与超声波信号接收单元，该超声波信号发送单元具有一发送面，该超声波信号发送单元发射的超声波发散呈圆锥状，该超声波信号发送单元与超声波信号接收单元之间的最短距离l在0～5mm内可调节；该超声波形成的圆锥状的中心轴线垂直于该发射面，该圆锥状超声波的锥角α在0～45°范围内可调节。
本发明的超声波感测器的信号发送单元和信号接收单元为共面设置，信号发送单元与信号接收单元之间的距离l以及发射锥形波的锥角α二者之间的角度可以调节，且控制这两个参数的调节范围，使得发射超声波的反射波几乎全部落入该信号接收单元的接收范围，有效提高了接收信号的强度，从而提高超声波感测器的感测精度。
附图说明
图1为本发明的超声波感测器1的结构示意图。
图2为图1所示超声波感测器1沿ii-ii方向的剖面示意图。
图3为图1所示超声波感测器的工作原理示意图。
主要元件符号说明
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
以下通过具体实施例配合附图进行详细说明。
请参一并参阅图1和图2，图1为本发明超声波感测器1的结构示意图，图2为图1所示超声波感测器1沿ii-ii方向的剖面示意图。该超声波感测器1为一贴片式超声波感测器，该超声波感测器1可以贴附在人体表皮进行检测。该超声波感测器1包括共面且间隔设置的信号发送单元11和信号接收单元12。该信号发送单元11和信号接收单元12分别为超声波信号发送单元和超声波信号接收单元。信号发送单元11与信号接收单元12均为半月形。该超声波感测器1的尺寸大约是：最大长度处的长l0为35mm，最大宽度处的宽w为58.5mm，厚h为3mm(图未示)。该信号发送单元11与信号接收单元12的之间的最短距离l可调节，本实施例中，l指该信号发送单元11与信号接收单元12最靠近彼此的边缘之间的最短距离，l的可调范围为0～5mm。当l为0时，表示该信号发送单元11与信号接收单元12互相接触。该信号发送单元11与信号接收单元12之间设置有一距离调节器13以调节该信号发送单元11与信号接收单元12的之间的距离。在本实施例中，该距离调节器13包括一连接信号发送单元11的导向杆131和一连接信号接收单元12的滑槽132，l通过导向杆131在滑槽132中的移动来调节。在其它实施例中，l还可以通过其它手段进行调节。
该信号发送单元11发出超声波发散呈圆锥状，该圆锥的锥角可以通过超声波感测器1中的控制单元(图未示)来调节。
该信号发送单元11包括依次层叠设置第一电极层112、信号发送层113及第二电极层114，信号发送单元11被一保护层111包裹。信号接收单元12包括依次层叠设置的第三电极层122和信号接收层123，该信号接收单元12通过一粘胶层124与电路板125贴合，具体地，该信号接收单元12的信号接收层123通过该粘胶层124与电路板125贴合，该信号接收单元12与电路板125被一保护层111包裹。本发明中，保护层111的厚度并不计入该信号发送单元11与信号接收单元12的之间的最短距离l中。
该信号接收单元12包括多个互相独立的信号接收子单元120。具体地，该第三电极层122为一不连续的层，其包括间隔排布的多个电极单元1220，每个电极单元1220彼此绝缘设置并且分别进行电连接和电控制，这种结构有利于独立控制每个电极单元1220。该信号接收层123为一不连续的层，其包括多个压电单元1230，每个压电单元1230与一个电极单元1220对应设置，每个压电单元1230和与之对应的电极单元1220构成一个信号接收子单元120，每个信号接收子单元120独立接收超声波信号并产生感应电荷。
该电路板125上设有像素电路(图未示)，该像素电路包括感测电极130，该感测电极130用于感应该信号接收层123上产生的感应电荷并将其输入该像素电路。在本实施例中，电路板125为薄膜晶体管(thin-filmtransistor,tft)基板。在其它实施例中，该电路板125还可为柔性印刷电路板(flexibleprintedcircuit,fpc)。
为保证该感测电极130能有效收集电荷，该粘胶层124的方块电阻小于150ω/sq，介电常数小于5f/m，且该粘胶层124在横向上有较高的电阻性。较佳地，该粘胶层的材质为异方性导电膜(acf)。
该信号发送层113和信号接收层123的材料均为压电材料，例如可为聚二氟亚乙烯(polyvinylidenefluoride，pvdf)、锆钛酸铅压电陶瓷(piezoelectricceramictransducer，pzt)或二者的复合材料。优选地，该信号发送层113的材料为pzt，因为pzt压电材料的声波发射能力较强；该信号接收层123的材料为pvdf，因为pvdf压电材料的声波吸收特性较好，可获得更强的声波信号。
该第一电极层112、第二电极层114和第三电极层122的材料均为导电材料，例如银(ag)、铜(cu)、钼(mo)、氧化铟锡(ito)、氧化锌(zno)、聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(poly(3，4-ethylenedioxythiophene)，pedot)、碳纳米管(carbonnanotube，cnt)、银纳米线(agnanowire，anw)以及石墨烯(graphene)中的一种或化合物，但不以此为限。
在实际应用中，以应用于生物医学领域为例，具体地，以感测人体心脏跳动为例，将该超声波感测器1贴附至人体胸口对应心脏位置所在的部位，外部电路(图未示)向该信号发送层113施加电压，该信号发送层113在电场作用下产生超声波，该超声波信号穿过人体皮肤表面和皮下组织并被心脏反射并被该信号接收层123接收，该信号接收层123在该反射超声波信号的作用下产生感应电荷，电路板125上的感测电极130收集该感应电荷并将其输入至像素电路，该像素电路放大所述电荷形成输出电信号发送至外部电路。由于在心脏跳动与心脏跳动间隙，超声波信号在人体皮肤表面或皮下组织被吸收、反射或分散后形成的反射信号不同，致使最终的输出电信号不同。外部电路通过该电路板125输出的电信号可计算出心脏跳动频率，进一步推算出血流流速和血压等人体指标信息发送至显示终端(图未示)。该显示终端可集成在该超声波感测器1上。所述人体指标信息可通过无线方式或者数据线传输方式发送至用户的智能手机、手表等终端装置。
请参阅图3，图3为该超声波感测器1的工作原理示意图。该信号发送单元11发射一圆锥状的超声波10，该超声波10以该信号发送单元11为圆心，并垂直于该信号发送单元11的发射面，该超声波10的中心轴线垂直于该圆锥状的超声波10的发射面110，该超声波10的锥角α在0～45°范围内可调节。该超声波10经待测物(图未示，如心脏)反射后形成反射波20，经实验发现，现有尺寸的超声波感测器1在l于0～5mm范围内调节情况下，该超声波10的锥角α需控制在0～45°范围内，该反射波20才能被最大限度接收，从而该信号接收单元12获得最强的接收信号。在此范围内，l变大，α也要相应调大。
以上已描述本发明的代表实施例，但本领域技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更与修改。倘若这些变更与修改属于本发明权利要求极其等同技术范围，则本发明也意图包含这些变更与修改。