专利名称：超声波产生装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种超声波产生装置，尤其涉及一种采用碳纳米管结构产生超声波的超声波产生装置。
背景技术：
许多薄膜产品，目前产生超声波的装置(亦被称为超声波换能器)大致包括机械型超音发生器、利用电磁感应和电磁作用原理制成的电动超音发生器、以及利用压电晶体管的电致伸缩效应和铁磁物质的磁致伸缩效应制成的电声换能器等。例如，电声换能器一般采用压电陶瓷作为振动组件的谐振型换能器，其执行从电信号到超声波的转换，其通常由两张压电陶瓷、圆锥体、外壳及导线等组成，结构较为复杂。而且，该超音发声器的超声波发送和接收特性仅在其谐振频率周围的较窄频带范围内良好，其频率范围较窄。自二十世纪九十年代初以来，以碳纳米管为代表的纳米材料以其独特的结构和性质引起了人们极大的关注。近几年来，随着碳纳米管及纳米材料研究的不断深入，其广阔的应用前景不断显现出来。例如，由于碳纳米管所具有的独特的电磁学、光学、力学、化学等性能，大量有关其在场发射电子源、传感器、新型光学材料、软铁磁材料等领域的应用研究不断被报导。然而，现有技术中却尚未发现碳纳米管用于声学领域，尤其是超声波领域。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种结构简单的超声波产生装置。一种超声波产生装置，其包括一个发声元件和一个与该发声元件电连接的信号输出装置；该发声元件包括一个碳纳米管结构，该信号输出装置用于输出电信号到该碳纳米管结构使该碳纳米管结构周围的介质密度发生变化，从而产生超声波，该信号输出装置的电信号开关频率至少为2万赫兹。相对于现有技术，本发明提供的超声波产生装置利用碳纳米管传热迅速的特点， 使得周围介质热胀冷缩，从而发生高频率周期性密度变化，从而产生超声波。本发明提供的超声波产生装置结构简单，且碳纳米管结构可制成各种形状和尺寸，因此适用于多种形式的超声波产生装置。
图1是本发明实施例所提供的超声波产生装置的示意图。主要元件符号说明超声波产生装置10信号输出装置12电源121信号处理器122发声元件14
第ー端141第ニ端142第ー电极151第ニ电极152导线1具体实施例方式请參阅图1，本发明实施例提供的超声波产生装置10包括ー个信号输出装置12， ー个发声元件14，ー个第ー电极151以及ー个第ニ电极152。该发声元件14是碳纳米管结构，例如可以是层状、线状或其它形状的碳纳米管结 构。该碳纳米管结构包括至少ー碳纳米管膜、至少ー碳纳米管线状结构或其组合。具体地， 该碳纳米管结构可包括多个平行且无间隙铺设或/和重迭铺设的碳纳米管膜。该碳纳米管 结构可包括多个平行设置、交叉设置或按ー定方式编织的碳纳米管线状结构。该碳纳米管 结构也可包括至少ー碳纳米管线状结构设置在该至少ー碳纳米管膜表面。该多个碳纳米管 线状结构可平行设置、交叉设置或按ー定方式编织设置在该碳纳米管膜表面。优选地，该发声元件14包括ー由多个平行设置的碳纳米线组成的碳纳米管结构， 整个碳纳米结构的长度为5cm 10cm，厚度为0.1ilm 10ilm。该碳纳米结构在长度方向 上具有第ー端141和第ニ端142。该发声元件与该信号输出装置12电连接。具体地，该第ー电极151和第ニ电极 152分别连接该发声元件14长度方向的第ー端141和第ニ端142，该第ー电极151和该第 ニ电极152分别与该信号输出装置12电连接。该第ー电极151和第ニ电极152还起到支 撑该发声元件14的作用。另外，该第ー电极151和第ニ电极152可以通过外接导线16与该信号输出装置12 的两端电连接，用于将该信号输出装置12中的电信号输入到该发声元件14中。该信号输出装置12包括电源121及信号处理器122。该电源121为直流电源，输 出电压为5 12伏特。该信号处理器122控制电路的导通及闭合，且开关频率为至少2万 赫兹。该第ー电极151和第ニ电极152由导电材料形成，其具体形状结构不限。具体地， 该第ー电极151和第ニ电极152的形状可选择为层状、棒状、块状或其它形状。该第ー电极 151和第ニ电极152的材料可选择为金属、导电胶、碳纳米管、铜锡氧化物(ITO)等。本发明 实施例中，该第ー电极151和第ニ电极152为棒状金属电极。由于该第ー电极151和第ニ 电极152分别设置在该发声元件14的两端，该发声元件14应用于超声波产生装置10时能 接入ー定的阻值避免短路现象产生。由于碳纳米管具有极大的比表面积，在范氏引カ的作 用下，该碳纳米管结构本身有很好的粘附性，故采用该碳纳米管结构作发声元件14时，该 第ー电极151和第ニ电极152与该发声元件14之间可以直接粘附固定，并形成很好的电接 角虫。另外，该第ー电极151和第ニ电极152与该发声元件14之间还可以进ー步包括ー 导电粘结层(图未示)。该导电粘结层可设置于该发声元件14与电极相接触的表面。该导 电粘结层在实现第ー电极151和第ニ电极152与该发声元件14电接触的同时，还可以使该第一电极151和第二电极152与该发声元件14更好地固定。本实施例中，该导电粘结层为
一层银胶。可以理解，当该发声元件具有自支撑性能时，该第一电极151与第二电极152为可选择的结构。该信号输出装置12可直接通过导线或电极引线等方式与该发声元件14电连接。另外，任何可实现该信号输出装置12与该发声元件14之间电连接的方式都在本技术方案的保护范围之内。该信号输出装置12通过导线16与该第一电极151和第二电极152电连接，并通过该第一电极151和第二电极152将电信号输入到发声元件14中。该信号输出装置12通过导线16与该第一电极151和第二电极152电连接。上述超声波产生装置10在使用时，由于碳纳米管结构由均勻分布的碳纳米管组成，且该碳纳米管结构为层状或线状、具有较大的比表面积，故该碳纳米管结构具有较小的单位面积热容和较大的散热表面。电路导通时，碳纳米管结构可迅速升温，电路闭合时，碳纳米管结构迅速降温，通过控制该电路的开关以使该碳纳米管结构产生周期性的温度变化，由于该碳纳米管结构和周围介质(例如空气)可以进行快速热交换，使得周围介质热胀冷缩，从而发生周期性密度变化。当该电路以至少2万赫兹的频率进行开关动作时，周围介质发生频率高于2万赫兹的机械震动，从而产生超声波。该超声波的传播方向与该发声元件14的长度方向垂直。上述超声波产生装置10可以进一步包括一密闭的外壳，如此可将发声元件14周围的介质置于一个有限的空间内，从而产生更好的超声波效果。由上述发声元件14组成的超声波产生装置10可在空气介质中发声，具有广泛的应用范围，例如应用于倒车雷达等。另外，本实施例中的碳纳米管结构具有较好的韧性和机械强度，可方便地制成各种形状和尺寸的超声波产生装置10。可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做其它变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种超声波产生装置，其包括一个发声元件和一个与该发声元件电连接的信号输出装置；其特征在于该发声元件包括一个碳纳米管结构，该信号输出装置用于输出电信号到该碳纳米管结构使该碳纳米管结构周围的介质密度发生变化，从而产生超声波，该信号输出装置的电信号开关频率至少为2万赫兹。
2.如权利要求1所述的超声波产生装置，其特征在于该信号输出装置输出的电信号为直流电信号。
3.如权利要求2所述的超声波产生装置，其特征在于该信号输出装置的输出电压为 5 12伏特。
4.如权利要求1所述的超声波产生装置，其特征在于该超声波产生装置还包括一个第一电极和一个第二电极，该第一电极和该第二电极分别与该信号输出装置电连接，该第一电极和该第二电极分别与该发声元件的两端电连接。
5.如权利要求1所述的超声波产生装置，其特征在于该碳纳米管结构包括至少一碳纳米管膜、至少一碳纳米管线状结构或碳纳米管膜与碳纳米管线状结构的组合。
6.如权利要求5所述的超声波产生装置，其特征在于该碳纳米管结构包括多个平行且无间隙铺设或/和重迭铺设的碳纳米管膜。
7.如权利要求5所述的超声波产生装置，其特征在于该碳纳米管结构包括多个平行设置、交叉设置或按一定方式编织的碳纳米管线状结构。
8.如权利要求5所述的超声波产生装置，其特征在于该碳纳米管结构为至少一个碳纳米管线状结构设置在该至少一个碳纳米管膜的表面。
9.如权利要求8所述的超声波产生装置，其特征在于该多个碳纳米管线状结构平行设置、交叉设置或按一定方式编织设置在该至少一个碳纳米管膜的表面。
10.如权利要求1 9项中任一项所述的超声波产生装置，其特征在于该发声元件的长度为5cm 10cm，厚度为0. 1 μ m 10 μ m。
全文摘要
本发明提供一种超声波产生装置，其包括一个发声元件和一个与该发声元件电连接的信号输出装置；该发声元件包括一个碳纳米管结构，该信号输出装置用于输出电信号到该碳纳米管结构使该碳纳米管结构周围的介质密度发生变化，从而产生超声波，该信号输出装置的电信号开关频率至少为2万赫兹。该超声波产生装置结构简单。
文档编号B06B1/02GK102189073SQ20101012140
公开日2011年9月21日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者周代栩, 蓝海 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司