CN102169687A - 高温大功率纵弯振动超声换能器 - Google Patents
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Abstract
一种高温大功率纵弯振动超声换能器，包括换能器本体、本体前端的变幅杆，所述换能器本体中部为叠加起来的多个压电陶瓷片，后部为后盖板、前部为前辐射块，在后盖板与压电陶瓷片之间安装有一个具有反射超声波功能的反射片，在所述压电陶瓷片和前部的前辐射块之间设置一个声学传输特性好的传声隔热片。所述换能器本体的前端与变幅杆连接，所述变幅杆可进行阻抗匹配和振幅放大，所述变幅杆采用阶梯形或圆锥形等形式结构，可以是1-3级。所述变幅杆的前端装有弯曲振动圆盘，所述弯曲振动圆盘上沿圆周设置有若干个节圆，以控制振动相位。本发明在换能器端部设计弯曲振动圆盘，能够实现理想的声阻抗匹配。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波换能器，特别是一种能够在高温状态下应用的纵弯振动换能器。
背景技术
近年来，关于高温/纵弯振动换能器的学术论文发表较多，但能够在高温状态下实际应用的未见报导。而现有技术公开的专利如：超声波流量计用耐高温换能器(申请号：200720188149.2)、可耐高温导电回路的换能器结构(申请号：200820137266.0)、高温换能器(申请号：89216209.0)、高温高效声发射换能器(申请号：91218537.6)、超声波高温换能器(申请号：96220606.7)、用于碳氢化合物燃料的高温电化学换能器(申请号：96199534.3)。以上所列举的是目前国内公开的大部分该领域专利，但是除了前两个是有权状态，后四个目前均已无权，而且都是在上个世纪八九十年代申请的。即使是两个有权状态的专利，也都是申报的实用新型，是对换能器进行的简单改进，而且从另一个方面也能够折射出，最近几年关于高温应用领域换能器研究成果的匮乏。
目前，高温换能器领域的应用现状和前景是：
1)国防工业尤其是航天领域应用：要求铝合金强度提高，以降低重量，常规冶炼技术已很难再提高铝合金的机械强度。例用超声波的机械效应、声渗透效应、物理化学效应等在同样的冶炼工艺下，可使机械强度提高30％～40％。
2)化纤行业喷丝板及过滤芯的清洗：虽然已有应用聚能型超声清洗，但因其振幅不够大及其存在清洗“死角”，导致清洗效果不佳，清洗时间较长，生产效率不高。
3)管道、烟道防尘及除尘的应用：
管道内存在灰尘、颗粒，用水淋除尘及机械除尘都达不到理想效果。用常规超声波由于换能器向空气中发射，空气的声阻抗很小ρc＝0.0004×106Kg/m2.S(换能器的声阻抗ρc＝30×106Kg/m2.S)，不能与换能器本身的ρc进行匹配，因此发射时转换效率很低。
发明内容
本发明的目的是提供一种高温大功率纵弯振动超声换能器，填补换能器高温应用领域的的空白。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种高温大功率纵弯振动超声换能器，包括换能器本体、本体前端的变幅杆，所述换能器本体中部为叠加起来的多个压电陶瓷片，后部为后盖板、前部为前辐射块，在后盖板与压电陶瓷片之间安装有一个具有反射超声波功能的反射片，在所述压电陶瓷片和前部的前辐射块之间设置一个声学传输特性好的传声隔热片。
换能器能够承受600～650℃工作温度，其特殊结构是反射片，以增强发射效果，提高工作效率。
所述换能器本体的前端与变幅杆连接，所述变幅杆可进行阻抗匹配和振幅放，所述变幅杆采用阶梯形或圆锥形等形式结构，可以是1-3级。
所述变幅杆的前端装有弯曲振动圆盘，所述弯曲振动圆盘上沿圆周设置有若干个节圆，以控制振动相位。
本发明在换能器端部设计弯曲振动圆盘，能够实现理想的声阻抗匹配。
由于该换能器系统Q值高达7000以上，其工作点很窄，要求超声电源始终要跟踪换能器的固有谐振频率，即电源必须是计算器控制的频率跟踪及相位控制电路。特别指出的是换能器在高温状态工作其动态负载变化大，其超声电源必须采用双匹配网络。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明所述的高温大功率纵弯振动超声换能器的换能器本体结构图。
图2是高温大功率纵弯振动超声换能器的整体结构图。
具体实施方式
如图1-2所示，所述的高温大功率纵弯振动超声换能器，包括换能器本体、本体前端的变幅杆6，所述换能器本体中部为叠加起来的多个压电陶瓷片3，后部为后盖板2、前部为前辐射块1，在后盖板2与压电陶瓷片3之间安装有一个具有反射超声波功能的反射片4，在所述压电陶瓷片3和前部的前辐射块1之间设置一个声学传输特性好的传声隔热片5。
所述压电陶瓷片3一般采用2-8片。
换能器能够承受600～650℃工作温度，其特殊结构是反射片4，以增强发射效果，提高工作效率。
所述换能器本体的前端与变幅杆6连接，所述变幅杆6可进行阻抗匹配和振幅放，所述变幅杆6采用阶梯形或圆锥形等形式结构，可以是1-3级。
所述变幅杆6的前端装有弯曲振动圆盘7，所述弯曲振动圆盘7上沿圆周设置有若干个节圆8，以控制振动相位。
本发明在换能器端部设计弯曲振动圆盘7，能够实现理想的声阻抗匹配。
由于该换能器系统Q值高达7000以上，其工作点很窄，要求超声电源始终要跟踪换能器的固有谐振频率，即电源必须是计算器控制的频率跟踪及相位控制电路。特别指出的是换能器在高温状态工作其动态负载变化大，其超声电源必须采用双匹配网络。
Claims (3)
1.一种高温大功率纵弯振动超声换能器，包括换能器本体、本体前端的变幅杆，所述换能器本体中部为叠加起来的多个压电陶瓷片，后部为后盖板、前部为前辐射块，其特征在于，所述换能器本体的前端与变幅杆连接，所述变幅杆的前端装有弯曲振动圆盘，所述弯曲振动圆盘上沿圆周设置有若干个节圆。
2.根据权利要求1所述的高温大功率纵弯振动超声换能器，其特征在于，所述变幅杆采用阶梯形或圆锥形形式结构。
3.根据权利要求1所述的高温大功率纵弯振动超声换能器，其特征在于，在后盖板与压电陶瓷片之间安装有一个具有反射超声波功能的反射片，在所述压电陶瓷片和前部的前辐射块之间设置一个声学传输特性好的传声隔热片。
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