CN107765234A - 一种超声波装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超声波装置，解决了超声波装置抗环境干扰能力差的问题。一种超声波装置，包括号筒、密封环、柔性环、固定环和振动组件，所述振动组件包括若干压电晶片，所述振动组件设置在所述密封环内，所述固定环套在所述振动组件上，所述柔性环夹持在所述固定环与所述密封环之间，所述号筒上设有台阶孔，所述台阶孔包括上台阶部、下台阶部和用于连接所述上台阶部与所述下台阶部的连接部，所述密封环插入所述台阶孔内，该密封环与所述上台阶部和所述连接部相抵，所述连接部与所述振动组件错位设置，沿所述台阶孔的轴向方向，所述下台阶部包括至少两个面积不同的径向截面。

Description

一种超声波装置

技术领域

本发明涉及一种超声波装置。

背景技术

参照图1，超声波装置上的发射器（由于发射器和接收器结构相似，因此，图1所示结构也可以是超声波装置上的接收器）包括外壳01、压电晶片02和引线端子03，外壳01上设有容置腔011和与容置腔011连通的避让孔012，压电晶片02安装在容置腔011内，引线端子03与压电晶片03连接，在引线端子03通电后，压电晶片02产生脉冲信号，当压电晶片02产生脉冲信号等于压电晶片02的固有频率时，压电晶片02将产生振动并通过避让孔012向外界发出声波信号。

当超声波装置安装在无人机上时，压电晶片02因其自身振动而产生的声波信号可以从避让孔012发出，在压电晶片02因其自身振动而产生的声波信号从避让孔012发出后，声波信号将会受到无人机上的其他部件阻碍，例如安装在无人机上的摄像头。

基于现有技术可知，在超声波装置上的发射器向指定方向发射超声波的过程中，超声波装置从发射器发射超声波的时刻开始计时，超声波在介质中传播，途中遇到障碍物就立刻折返，在超声波装置上的接收器接收到折返后的超声波的过程中，超声波装置从接收器接收到折返后超声波的时刻开始停止计时。由于无人机在空中飞行，因此，所述介质为空气，超声波在空气中的传播速度为340m/s，当超声波上计时器记录超声波从发射器发出到接收器接收过程中所花费的时间为t时，无人机与障碍物之间的距离S＝340×t/2。

当无人机上摄像头阻碍声波信号传递时，声波信号将出现额外的折返，额外的折返会使声波信号产生多余的反射信号，多余的反射信号会使超声波装置上的接收器接收错误的反射信号。因此，当超声波装置安装在无人机（无人机仅仅只是代表一种结构复杂、探测距离准确性要求高的机器）上时，现有的超声波装置具有抗环境干扰能力差的问题。

发明内容

本发明所要解决的问题就是提供一种超声波装置，以提高其抗环境干扰能力。

为解决上述问题，本发明提供如下技术方案：

一种超声波装置，包括号筒、密封环、柔性环、固定环和振动组件，所述振动组件包括若干压电晶片，所述振动组件设置在所述密封环内，所述固定环套在所述振动组件上，所述柔性环夹持在所述固定环与所述密封环之间，所述号筒上设有台阶孔，所述台阶孔包括上台阶部、下台阶部和用于连接所述上台阶部与所述下台阶部的连接部，所述密封环插入所述台阶孔内，该密封环与所述上台阶部和所述连接部相抵，所述连接部与所述振动组件错位设置，沿所述台阶孔的轴向方向，所述下台阶部包括至少两个面积不同的径向截面。

进一步的，所述下台阶部沿所述台阶孔的轴向方向倾斜设置，并且所述下台阶部靠近所述连接部一端与所述台阶孔中心轴之间的间隔距离小于所述下台阶部远离所述连接部一端与所述台阶孔中心轴之间的间隔距离。

进一步的，所述下台阶部包括至少两段倾斜段，相邻倾斜段在所述台阶孔轴向方向上的倾斜角度不同。

进一步的，所述下台阶部包括至少一段倾斜段和至少一段水平段，所述倾斜段与所述水平段衔接，并且二者的其中之一与所述连接部连接。

进一步的，所述倾斜段为环形的弧面；或者是，所述倾斜段为环形的斜面；或者是，所述倾斜段包括环形的弧面和环形的斜面。

进一步的，所述下台阶部包括至少一段水平段和至少一段竖直段，所述水平段和所述竖直段连接并且二者相互垂直，所述水平段和所述竖直段的其中之一与所述连接部连接。

进一步的，所述号筒沿其台阶孔的轴向长度为5mm-200mm。

进一步的，所述固定环与所述连接部错位设置。

进一步的，所述柔性环一端与所述连接部相抵。

进一步的，所述固定环的末端与柔性环的端面平齐。

本发明的有益效果：1、本发明的超声波装置包括振动组件和套在振动组件上的固定环，由于振动组件包括若干压电晶片，因此，当固定环套在振动组件上时，压电晶片不会相对固定环发生径向运动，以避免相邻压电晶片相互错开。如此设计，提高超声波装置的抗环境干扰能力。

2、本发明的号筒上设有台阶孔，台阶孔包括上台阶部、下台阶部和用于连接上台阶部与下台阶部的连接部，振动组件设置在密封环内，并且密封环与上台阶部和连接部相抵，由于连接部与振动组件错位设置，因此，振动组件因自身振动而产生的声波信号需要经下台阶部才能传递至超声波装置外，所述声波信号为直射信号，直射信号部分会向通孔的中心轴方向发射，部分直射信号会在避让部的壁上引起反射变成反射信号，反射信号有一部分会向通孔的中心轴方向发射，另一部分会在避让部的壁上形成新的反射信号。当这些发射出去的信号在通孔中心轴附近相遇时，邻近通孔中心轴的声波信号将会得到增强，远离通孔中心轴的声波信号将得到削弱，这会降低无人机上其他部件所产生反射信号的强度，以实现提高超声波装置抗环境干扰能力。如此设计，有效提高超声波装置检测结果的准确性。

3、本发明的下台阶部沿台阶孔的轴向方向包括至少两个面积不同的径向截面，当下台阶部沿台阶孔的轴向方向包括至少两个面积不同的径向截面时，下台阶部沿台阶孔的轴向方向必然发生形状的改变，在下台阶部沿台阶孔的轴向方向发生形状变化后，声波的直射和反射信号的分布情况也将随之发生变化。通过这种分布情况的变化，可以实现对发射出去的信号在空间的强度分布情况进行控制。

4、本实施例的柔性环夹持在固定环与密封环之间，并且密封环与上台阶部和连接部相抵，当柔性环夹持在固定环与密封环之间，并且密封环与上台阶部和连接部相抵时，柔性环可削弱振动组件工作过程中传递给号筒的振动作用力。如此设计，可提高超声波装置检测结果的准确性。

附图说明

图1是现有超声波装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一中超声波装置的结构示意图；

图3是本发明实施例三中超声波装置的第一结构示意图；

图4是本发明实施例三中超声波装置的第二结构示意图；

图5是本发明实施例三中超声波装置的第三结构示意图；

图6是本发明实施例四中超声波装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图2，一种超声波装置，包括号筒1、密封环2、柔性环3、固定环4和振动组件5，振动组件5包括若干压电晶片，振动组件5设置在密封环2内，固定环4套在振动组件5上，柔性环3夹持在固定环4与密封环2之间，号筒1上设有台阶孔11，台阶孔11包括上台阶部111、下台阶部113和用于连接上台阶部111与下台阶部113的连接部112，密封环2插入台阶孔11内，该密封环2与上台阶部111和连接部112相抵，连接部112与振动组件5错位设置，沿台阶孔11的轴向方向，下台阶部113包括至少两个面积不同的径向截面。

参照图2，为实现下台阶部113包括至少两个面积不同的径向截面，本实施例的下台阶部113沿台阶孔11的轴向方向倾斜设置，并且下台阶部113靠近连接部112一端与台阶孔11中心轴之间的间隔距离小于下台阶部113远离连接部112一端与台阶孔11中心轴之间的间隔距离。

需要说明的是：本实施例的振动组件5包括两块压电晶片，压电晶片因其自身振动而产生的声波信号从下台阶部113传播至超声波装置外。

本实施例中，号筒1沿其轴向方向上的尺寸为5mm-200mm，其中，上台阶部111沿台阶孔11的轴向方向上的长度尺寸与下台阶部113沿台阶孔11的轴向方向上的长度尺寸之比为1:3，举例来说：当号筒1沿其轴向方向上的尺寸为120mm时，上台阶部111沿台阶孔11的轴向方向上的长度尺寸为30mm，下台阶部113沿台阶孔11的轴向方向上的长度尺寸为90mm。

优选的，本实施例的固定环4与连接部112错位设置。如此设计，可避免连接部112阻碍声波信号的发射。

参照图2，本实施例的固定环4上设有翻边41，振动组件5与翻边41相抵。

参照图2，本实施例的柔性环3一端与连接部112相抵，并且，固定环4的末端42与柔性环3另一端的端面31平齐。如此设计，用于提示固定环4是否安装到位。

优选的，柔性环3由橡胶制成。

参照图2，本实施例的连接部112与上台阶部111相互垂直。如此设计，方便固定密封环2和柔性环3。在本发明的其他实施例中，连接部与台阶孔的中心轴相互垂直，并且连接部与上台阶部之间的夹角小于90°；或者是，上台阶部与台阶孔的中心轴相互平行，并且上台阶部与连接部之间的夹角大于90°。

参照图2，本实施例的号筒1、密封环2、柔性环3、固定环4和振动组件5装配后可以形成超声波装置的发射器，号筒1、密封环2、柔性环3、固定环4和振动组件5装配后也可以形成超声波装置的接收器。

实施例二

一种超声波装置，包括号筒、密封环、柔性环、固定环和振动组件，振动组件包括若干压电晶片，振动组件设置在密封环内，固定环套在振动组件上，柔性环夹持在固定环与密封环之间，号筒上设有台阶孔，台阶孔包括上台阶部、下台阶部和用于连接上台阶部与下台阶部的连接部，密封环插入台阶孔内，该密封环与上台阶部和连接部相抵，连接部与振动组件错位设置，沿台阶孔的轴向方向，下台阶部包括至少两个面积不同的径向截面。

为实现下台阶部包括至少两个面积不同的径向截面，与实施例一不同之处在于：本实施例的下台阶部包括至少两段倾斜段，相邻倾斜段在所述台阶孔轴向方向上的倾斜角度不同。

实施例三

参照图3，一种超声波装置，包括号筒1、密封环2、柔性环3、固定环4和振动组件5，振动组件5包括若干压电晶片，振动组件5设置在密封环2内，固定环4套在振动组件5上，柔性环3夹持在固定环4与密封环2之间，号筒1上设有台阶孔11，台阶孔11包括上台阶部111、下台阶部113和用于连接上台阶部111与下台阶部113的连接部112，密封环2插入台阶孔11内，该密封环2与上台阶部111和连接部112相抵，连接部112与振动组件5错位设置，沿台阶孔11的轴向方向，下台阶部113包括至少两个面积不同的径向截面。

参照图3，为实现下台阶部113包括至少两个面积不同的径向截面，与实施例一不同之处在于：本实施例的下台阶部113包括至少一段倾斜段和至少一段水平段，倾斜段与水平段衔接，并且二者的其中之一与连接部112连接。

从图3可以看出，下台阶部113包括第一水平段1131、第一倾斜段1132和第二水平段1133，其中，第一水平段1131与连接部112连接；从图4可以看出，下台阶部113包括第一水平段1131和第一倾斜段1132，其中，第一水平段1131与连接部112连接；从图5可以看出，下台阶部113包括第一倾斜段1132和第一水平段1131，其中，第一倾斜段1132与连接部112连接。

本实施例中，所述倾斜段为环形的弧面，例如，图4中的第一倾斜段1132和图5中的第一倾斜段1132；或者是，所述倾斜段为环形的斜面，例如，图3中的第一倾斜段1132；或者是，所述倾斜段包括环形的弧面和环形的斜面。

实施例四

参照图6，一种超声波装置，包括号筒1、密封环2、柔性环3、固定环4和振动组件5，振动组件5包括若干压电晶片，振动组件5设置在密封环2内，固定环4套在振动组件5上，柔性环3夹持在固定环4与密封环2之间，号筒1上设有台阶孔11，台阶孔11包括上台阶部111、下台阶部113和用于连接上台阶部111与下台阶部113的连接部112，密封环2插入台阶孔11内，该密封环2与上台阶部111和连接部112相抵，连接部112与振动组件5错位设置，沿台阶孔11的轴向方向，下台阶部113包括至少两个面积不同的径向截面。

参照图6，为实现下台阶部113包括至少两个面积不同的径向截面，与实施例一不同之处在于：本实施例的下台阶部113包括至少一段水平段1131和至少一段竖直段1132，水平段1131和竖直段1132连接并且二者相互垂直，水平段1131和竖直段1132的其中之一与连接部112连接。

从图6可以看出，下台阶部113包括四段水平段1131和三段竖直段1132，其中，水平段1131与连接部112连接。

应当理解，本文所述的示例性实施例是说明性的而非限制性的。尽管结合附图描述了本发明的一个或多个实施例，本领域普通技术人员应当理解，在不脱离通过所附权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以做出各种形式和细节的改变。

Claims (10)

1.一种超声波装置，其特征在于，包括号筒、密封环、柔性环、固定环和振动组件，所述振动组件包括若干压电晶片，所述振动组件设置在所述密封环内，所述固定环套在所述振动组件上，所述柔性环夹持在所述固定环与所述密封环之间，所述号筒上设有台阶孔，所述台阶孔包括上台阶部、下台阶部和用于连接所述上台阶部与所述下台阶部的连接部，所述密封环插入所述台阶孔内，该密封环与所述上台阶部和所述连接部相抵，所述连接部与所述振动组件错位设置，沿所述台阶孔的轴向方向，所述下台阶部包括至少两个面积不同的径向截面。

2.如权利要求1所述超声波装置，其特征在于，所述下台阶部沿所述台阶孔的轴向方向倾斜设置，并且所述下台阶部靠近所述连接部一端与所述台阶孔中心轴之间的间隔距离小于所述下台阶部远离所述连接部一端与所述台阶孔中心轴之间的间隔距离。

3.如权利要求1所述超声波装置，其特征在于，所述下台阶部包括至少两段倾斜段，相邻倾斜段在所述台阶孔轴向方向上的倾斜角度不同。

4.如权利要求1所述超声波装置，其特征在于，所述下台阶部包括至少一段倾斜段和至少一段水平段，所述倾斜段与所述水平段衔接，并且二者的其中之一与所述连接部连接。

5.如权利要求4所述超声波装置，其特征在于，所述倾斜段为环形的弧面；或者是，所述倾斜段为环形的斜面；或者是，所述倾斜段包括环形的弧面和环形的斜面。

6.如权利要求1所述超声波装置，其特征在于，所述下台阶部包括至少一段水平段和至少一段竖直段，所述水平段和所述竖直段连接并且二者相互垂直，所述水平段和所述竖直段的其中之一与所述连接部连接。

7.如权利要求1至6之一所述超声波装置，其特征在于，所述号筒沿其台阶孔的轴向长度为5mm-200mm。

8.如权利要求1至6之一所述超声波装置，其特征在于，所述固定环与所述连接部错位设置。

9.如权利要求1至6之一所述超声波装置，其特征在于，所述柔性环一端与所述连接部相抵。

10.如权利要求1至6之一所述超声波装置，其特征在于，所述固定环的末端与柔性环的端面平齐。