CN217491551U - 双透镜聚焦超声换能器增幅结构 - Google Patents
双透镜聚焦超声换能器增幅结构 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构，具有低声速材料声透镜、高声速材料声透镜、压电陶瓷片，压电陶瓷片连接高声速材料声透镜，低声速材料声透镜连接于高声速材料声透镜，低声速材料声透镜的声轴中心设有连通高声速材料声透镜的二阶阶梯结构，二阶阶梯结构具有一阶直径、深度、二阶直径、高度。本实用新型在双透镜聚焦超声换能器声轴中心位置，采用多阶阶梯的增幅结构。多阶阶梯结构改变高声速材料凹球面局部振动模式，释放其中心应力荟集，降低中心形变过高、材料内部损耗大等问题，与充填的低声速材料结合有效提升声辐射效率，延长换能器使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波技术领域，具体涉及一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构。
背景技术
聚焦超声换能器有多种实现结构：凹球曲面聚焦、声透镜聚焦、多基元圆平面球面聚焦阵、多基元球曲面球面聚焦阵和相控阵等，其中小尺寸聚焦超声换能器通常选择凹球曲面聚焦、声透镜聚焦简单结构。声透镜聚焦超声换能器由圆平面压电陶瓷片与高声速材料制作的凹球面声透镜胶合组成，凹球曲面聚焦超声换能器直接采用凹球面压电陶瓷片，辐射面前端都是凹球面，与平面耦合需要传播介质填充(如水、耦合剂)，给操作者带来不便。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构。
实现本实用新型目的的技术方案是：一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构，具有低声速材料声透镜、高声速材料声透镜、压电陶瓷片，所述压电陶瓷片连接所述高声速材料声透镜，所述低声速材料声透镜连接于所述高声速材料声透镜，所述低声速材料声透镜的声轴中心设有连通所述高声速材料声透镜的二阶阶梯结构，所述二阶阶梯结构具有一阶直径、深度、二阶直径、高度。
上述技术方案所述低声速材料声透镜的材质为低声速硅橡胶；所述高声速材料声透镜的材质为金属。
上述技术方案所述低声速材料声透镜为双凸球面声透镜。
上述技术方案所述低声速材料声透镜为单凸球面声透镜。
采用上述技术方案后，本实用新型具有以下积极的效果：
本实用新型在双透镜聚焦超声换能器声轴中心位置，采用多阶阶梯的增幅结构，辐射面可制作成凸球面状和平面状。多阶阶梯结构改变高声速材料凹球面局部振动模式，释放其中心应力荟集，降低中心形变过高、材料内部损耗大等问题，与充填的低声速材料结合有效提升声辐射效率，延长换能器使用寿命。
本实用新型解决了现有技术中的低声速材料声透镜参与双透镜聚焦超声换能器声传播的聚焦过程，低声速材料声衰减系数远大于水及耦合剂衰减系数，所以，双透镜聚焦超声换能器声输出效率低于凹球面声透镜聚焦超声换能器的问题。
本实用新型为换能器低声速材料声透镜注入成形模提供排气通道。
附图说明
为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中
图1为本实用新型的实施例1结构示意图；
图2为本实用新型的实施例2结构示意图；
图3为本实用新型的实施例3结构示意图；
图4为本实用新型的实施例4结构示意图。
图中：低声速材料声透镜1、高声速材料声透镜2、压电陶瓷片3、二阶阶梯结构4、一阶直径RB、深度TB、二阶直径RA、高度TA。
具体实施方式
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
(实施例1)
见图1和图2，本实用新型提供一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构，具有低声速材料声透镜1、高声速材料声透镜2、压电陶瓷片3，压电陶瓷片3连接高声速材料声透镜2，低声速材料声透镜1连接于高声速材料声透镜2，低声速材料声透镜1的声轴中心设有连通高声速材料声透镜2的二阶阶梯结构4，二阶阶梯结构4具有一阶直径RB、深度TB、二阶直径RA、高度TA。即高声速材料声透镜2的凹球面的中心孔同时为低声速材料注入成形提供排气通路，在高声速材料声透镜2的凹球面的中心孔开始注入低声速材料，以此形成低声速材料声透镜1。
低声速材料声透镜1的材质为低声速硅橡胶；高声速材料声透镜2的材质为金属。
低声速材料声透镜1为双凸球面声透镜，TA、RA、TB和RB值。根据聚焦换能器工作频率和辐射面积，选择适当二阶结构中TA、RA、TB和RB值，提升声输出效率。具体数据需要根据换能器工作频率、辐射直径、聚焦焦距、高声材料和低声速材料声学性能确定。
具体的，二阶阶梯结构4中，高度TA＝4.3mm，二阶直径RA＝2.0mm，深度TB＝2.3mm，一阶直径RB＝7.0mm。800KHz聚焦换能器辐射面直径50mm，焦点位置范围50±10mm，采用双透镜聚焦模式，凹球面和凸球面曲率半径 100mm，声轴最大声压级提升至少10dB左右。
(实施例2)
见图2，低声速材料声透镜1为单凸球面声透镜。根据聚焦换能器工作频率和辐射面积，选择适当二阶结构中TB和RB值，提升声输出效率。根据聚焦换能器工作频率和辐射面积，选择适当二阶结构中TA、RA、TB和RB 值，提升声输出效率。
具体的，高度TA＝4.3mm，二阶直径RA＝2.0mm，深度TB＝2.3mm，一阶直径RB＝7.0mm。800KHz聚焦换能器辐射面直径50mm，焦点位置范围50± 10mm，采用双透镜聚焦模式，凹球面曲率半径100mm，声轴最大声压级提升至少10dB左右。
(实施例3)
见图3，低声速材料声透镜1为双凸球面声透镜。根据聚焦换能器工作频率和辐射面积，选择适当一阶结构中TB和RB值，提升声输出效率。
一阶阶梯结构中，深度TB为通孔，一阶直径RB＝2.0mm。800KHz聚焦换能器辐射面直径50mm，焦点位置范围50±10mm，采用双透镜聚焦模式，凹球面和凸球面曲率半径100mm，声轴最大声压级提升至少6dB左右。
(实施例4)
见图4，低声速材料声透镜1为单凸球面声透镜。根据聚焦换能器工作频率和辐射面积，选择适当一阶结构中TB和RB值，提升声输出效率。
具体的，一阶阶梯结构中，深度TB为通孔，一阶直径RB＝2.0mm。800KHz 聚焦换能器辐射面直径50mm，焦点位置范围50±10mm，采用双透镜聚焦模式，凹球面曲率半径100mm，声轴最大声压级提升至少6dB左右。
以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构，其特征在于：具有低声速材料声透镜(1)、高声速材料声透镜(2)、压电陶瓷片(3)，所述压电陶瓷片(3)连接所述高声速材料声透镜(2)，所述低声速材料声透镜(1)连接于所述高声速材料声透镜(2)，所述低声速材料声透镜(1)的声轴中心设有连通所述高声速材料声透镜(2)的二阶阶梯结构(4)，所述二阶阶梯结构(4)具有一阶直径(RB)、深度(TB)、二阶直径(RA)、高度(TA)。
2.根据权利要求1所述的一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构，其特征在于：所述低声速材料声透镜(1)的材质为低声速硅橡胶；所述高声速材料声透镜(2)的材质为金属。
3.根据权利要求1所述的一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构，其特征在于：所述低声速材料声透镜(1)为双凸球面声透镜。
4.根据权利要求1所述的一种双透镜聚焦超声换能器增幅结构，其特征在于：所述低声速材料声透镜(1)为单凸球面声透镜。
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