专利名称：贝兹曲线超声波放大器的制造方法及其制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放大器，特别是涉及一种贝兹曲线超声波放大器的制造方法及其 制品。
背景技术：
一种超声波放大器(ultrasonic horn)应用于例如马达(ultrasonicmotor)、润 滑(ultrasonic lubrication)或手术刀(ultrasonicbistoury)等各禾中领域0参阅图1，习用的超声波放大器1包含有一个主体11，及一装设于该主体11上的 喇叭12，该喇叭12绕自身轴线呈对称结构，该喇叭12包括一面装设于该主体11的后端面 121及一面前端面122，由该主体11所产生的振动波由该喇叭12后端面121往前端面122 传送，以往该喇叭12前、后端面121,122间多用悬垂曲面(catenoidal)或阶梯(stepped)、 高斯(Gaussian)、指数(exponential)或圆锥(conical)等形状。其中，阶梯状的放大倍率优于悬垂曲面、指数与圆锥，却仍不及高斯形状喇叭12 的放大效果，但高斯形状的喇叭12却难以设计以及制造，而阶梯状喇叭却因应力集中，而 于操作时易因高应力而破坏，因此如何制造一种放大倍率高且容易制造的超声波放大器1 为目前市场所需。
发明内容
本发明的目的是在提供一种放大效果佳且容易制造的贝兹曲线超声波放大器。本发明的另一目的在于提供一种放大效果佳且容易制造的贝兹曲线超声波放大 器的制造方法。本发明贝兹曲线超声波放大器，包含一个主体及一个喇叭，该喇叭装设于该主体 上且绕自身轴线呈对称结构，该喇叭包括一面装设于该主体的后端面及一面前端面，该喇 叭前、后端面间的曲线形状为贝兹曲线，其中，该喇叭后端面的半径宽为第一半径，该喇叭 前端面的半径宽为第二半径，该喇叭前、后端面间的距离为轴向长度。本发明贝兹曲线超声波放大器的制造方法，取得该喇叭的最佳贝兹曲线包含以下 步骤首先，给定工作频率、该喇叭第一半径、第二半径与轴向长度，贝兹曲线由起始点、第 一、二、三控制点决定曲线轮廓，起始点与第三控制点由该喇叭第一、二半径与轴向长度给 定，第一、二控制点为变量，接续地，给定多组第一、二控制点的变量，并计算出对应的贝兹 曲线与放大效能，最后，选出放大效能最佳时所对应的该组变量，以及对应的贝兹曲线。本发明的有益效果在于将喇叭的曲线设计为贝兹曲线，而最佳的贝兹曲线则利 用给定多组变量，经由计算以得到最佳的贝兹曲线。
图1是说明以往的一种超声波放大器的正视图。图2是说明本发明一种贝兹曲线超声波放大器的一优选实施例的正视图。3
图3是说明本优选实施例的贝兹曲线及其起始点与第一、二、三控制点的曲线图。图4是说明本发明一种贝兹曲线超声波放大器的制造方法的一优选实施例的流 程图。
具体实施例方式有关本发明前述及其它技术内容、特点与功效，在以下配合参考图式的一个优选 实施例的详细说明中，将清楚的呈现。参阅图2与图3，本发明贝兹曲线超声波放大器的一优选实施例包含一个主体2， 及一装设于该主体2上的喇叭3，该喇叭3绕自身轴线呈对称结构，该喇叭3包括一面装设 于该主体2的后端面31及一面前端面32，该喇叭3前、后端面32、31间的曲线形状为贝兹 (Bezier)曲线，其中，该喇叭3后端面31的半径宽为第一半径51，该喇叭3前端面32的半 径宽为第二半径52，该喇叭3前、后端面32、33间的距离为轴向长度L。参阅图3与图4，本发明贝兹曲线超声波放大器的制造方法为利用计算机演算取 得最佳贝兹曲线，再依此贝兹曲线制造该喇叭3，取得最佳贝兹曲线包含以下步骤首先，在步骤41中，给定工作频率、该喇叭3的第一半径51、第二半径52与轴向长 度L，贝兹曲线由起始点61、第一、二、三控制点62、63、64决定曲线轮廓，起始点61与第三 控制点64由该喇叭3的第一、二半径51、52与轴向长度L给定，第一、二控制点62、63为变 量。接续地，在步骤42到45中，设定第一、二控制点62、63变量组的世代数，并随机给 定第一世代的多组第一、二控制点62、63变量，计算出每一组变量所对应的贝兹曲线以及 放大效能。依据每一世代中具最佳放大效能的变量组决定下一世代变量组。最后，选出放 大效能最佳时所对应的该组变量，以及对应的贝兹曲线。测试贝兹曲线所得的喇叭3，放大效能优于悬垂曲面形状的喇叭3，阶梯形状放大 效能优于贝兹曲线，但，阶梯形状的喇叭3在传递波动时，却会在结构内部产生过大应力， 而使得该喇叭3结构稳固性降低，依据贝兹曲线所制得的喇叭3所产生的应力远小于阶梯 形状的喇叭3。更进一步说明的是，在步骤41与42中，该喇叭3轴向长度L为9. 3cm,该喇叭3第 一半径51为1cm，该喇叭3第二半径52为0. 25cm，设定贝兹曲线世代数目为40代。首先，在步骤43与44中，随机数给定第一世代共20组第一、二控制点62、63变量， 并计算出每一组所对应的贝兹曲线以及放大效能。其中，计算放大效能包含计算每一贝兹曲线对应的共振频率与工作频率间的差 值，并计算该喇叭3前端面32处相对该后端面31处的振幅放大倍率。值得说明的是，每 一条贝兹曲线的喇叭3具有对应的共振频率，在共振频率以外的频率经过该喇叭3后振幅 不会具有共振频率的放大效能，只在共振频率上振幅放大为最大，而前、后端面32、31处的 振幅相比较即得放大倍率，举例而言依据其中一贝兹曲线所制成的喇叭3其共振频率位 于28. 75kHz处，该喇叭3后端面处31的振幅为12. 4微米，该喇叭3前端面32处的振幅为 130. 2微米，放大倍率为10. 5倍。接着该步骤45，在第一世代的20组当中，挑出共振频率最接近工作频率，且放大 倍率最大的一组第一、二控制点62、63，并依据该组第一、二控制点62、63随机给定20组第4二世代的变数组，重复前述步骤，选出第二世代最佳的一组第一、二控制点62、63供第三世 代，重复前述步骤直到第四十世代。最后该步骤46，在最后的第四十世代中，选出共振频率最接近工作频率，且放大倍 率最大的一组第一、二控制点62、63，即为较佳的贝兹曲线，若要选出更佳的贝兹曲线，借由 提高每一世代中随机给定更多组的第一、二控制点62、63，并且提高世代数目，即可得到更 佳的贝兹曲线。综上所述，贝兹曲线所制成的喇叭3在总合结构稳定性、放大效能、制造难易度各 方面的效能较佳，而较佳的贝兹曲线利用计算机演算帮助取得，首先给定起始点61与第三 控制点64，再随机给定第一、二控制点62、63，筛选出最佳的一组第一、二控制点62、63即得 最佳的贝兹曲线，故确实能达成本发明的目的。以上所述，仅为本发明的优选实施例，不能以此限定本发明实施的范围，即凡依本 发明申请专利范围及发明说明内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明专利涵盖 的范围。
权利要求
1.一种贝兹曲线超声波放大器，包含一个主体及一个喇叭；其特征在于所述喇叭装 设于所述主体上，所述喇叭绕自身轴线呈对称结构，所述喇叭包括一面装设于所述主体的 后端面及一面前端面，所述喇叭前、后端面间的曲线形状为贝兹曲线，其中，所述喇叭后端 面的半径宽为第一半径，所述喇叭前端面的半径宽为第二半径，所述喇叭前、后端面间的距 离为轴向长度。
2.—种贝兹曲线超声波放大器的制造方法，所述贝兹曲线超声波放大器包含一个主 体及一个装设于所述主体上的喇叭，所述喇叭绕自身轴线呈对称结构，所述喇叭包括一面 装设于所述主体的后端面及一面前端面，所述喇叭前、后端面间的曲线形状为贝兹曲线，其 中，所述喇叭后端面的半径宽为第一半径，所述喇叭前端面的半径宽为第二半径，所述喇叭 前、后端面间的距离为轴向长度，取得所述喇叭的最佳贝兹曲线包含以下步骤一、给定工作频率、所述喇叭第一半径、第二半径与轴向长度，贝兹曲线由起始点、第 一、二、三控制点决定曲线轮廓，起始点与第三控制点由所述喇叭第一、二半径与轴向长度 给定，第一、二控制点为变量，二、给定多组第一、二控制点的变量，并计算出对应的贝兹曲线与放大效能，三、选出放大效能最佳时所对应的所述组变量，以及对应的贝兹曲线。
3.根据权利要求2所述的贝兹曲线超声波放大器的制造方法，其特征在于所述步骤 二中，是随机给定所述第一、二控制点变量组。
4.根据权利要求3所述的贝兹曲线超声波放大器的制造方法，其特征在于所述步骤 二中，包含一步骤二之一，设定第一、二控制点变量组的世代数，依据每一世代中具最佳放 大效能的变量组决定下一世代的所述变量组。
5.根据权利要求2所述的贝兹曲线超声波放大器的制造方法，其特征在于所述步骤 二中，计算放大效能包含计算所述贝兹曲线对应的共振频率与工作频率间的差值，以及计 算所述前端面处相对所述后端面处的放大倍率。
全文摘要
一种贝兹曲线超声波放大器包含一个主体及一个喇叭，该喇叭包括一面装设于该主体的后端面及一面前端面，该前、后端面间的曲线形状为贝兹曲线，贝兹曲线由起始点、第一、二、三控制点决定曲线轮廓，该喇叭后端面的半径宽为第一半径，该喇叭前端面的半径宽为第二半径，该喇叭前、后端面间的距离为轴向长度，贝兹曲线起始点与第三控制点由该喇叭第一、二半径与轴向长度给定，给定多组第一、二控制点的变量，并计算出对应的贝兹曲线与放大效能，选出放大效能最佳时所对应的该组变量以及对应的最佳贝兹曲线，依此贝兹曲线制得该喇叭。
文档编号H04R1/04GK102056040SQ20091020966
公开日2011年5月11日 申请日期2009年11月4日 优先权日2009年11月4日
发明者庄维彦, 王东安, 许朝凯 申请人:财团法人精密机械研究发展中心