CN108838056B - 一种多激励圆管大功率超声换能器 - Google Patents
一种多激励圆管大功率超声换能器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108838056B CN108838056B CN201810714261.8A CN201810714261A CN108838056B CN 108838056 B CN108838056 B CN 108838056B CN 201810714261 A CN201810714261 A CN 201810714261A CN 108838056 B CN108838056 B CN 108838056B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- transducer
- cover plate
- circular tube
- excitation
- longitudinal
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 18
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000026683 transduction Effects 0.000 claims abstract description 16
- 238000010361 transduction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 28
- 230000010287 polarization Effects 0.000 claims description 25
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 abstract description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000012994 industrial processing Methods 0.000 abstract description 2
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
- B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
- B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
- B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
- B06B1/06—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy operating with piezoelectric effect or with electrostriction
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
本发明属于超声工业化应用处理领域，尤其涉及一种多激励圆管大功率超声换能器，包括：通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板；每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板。因此合理有效的组合了各单元之间的连接保证多激励圆管大功率超声换能器做高效的纵弯振动，使超声输出更好的发挥换能器功率的无极限提升和高效率的功率输出，大大提高了换能器的功率容量和工业处理能力，环境适应性强，提高了换能器的寿命。
Description
技术领域
本发明属于超声工业化应用处理领域，尤其涉及一种多激励圆管大功率超声换能器。
背景技术
目前现有双激励纵向大功率超声换能器的原理是将两个以上的半波长振子利用一体化设计思维设计成为一个完整的换能器，相邻两个压电堆采用极化方向相反的方式连接。这种方式可以有效地提高纵向换能器的功率容量，但是双激励纵圆管换能器在施加预应力时较难，而且在使用时所有的半波振子共用一个辐射器，这使得振子数量越多振动叠加的次数也就越多，振动模态保持纯粹的纵向振动就越难，一旦换能器激发出弯曲振动，压电陶瓷会很快产生错位从而损坏换能器。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多激励圆管大功率超声换能器，以解决超声换能器只能实现刚性隔离(柔性隔离声能损耗很大)，隔振很难彻底，从而使整体换能器的基频振动模态很难激发等问题。
本发明提出了一种多激励圆管大功率超声换能器，包括：通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板；每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板。
进一步地，每个纵向激励驱动单元包括一压电堆，多个纵向激励驱动单元的压电堆按照半波理论叠加组成，相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合。
进一步地，所述相邻两个压电堆中，其中一压电堆包括通过连接件沿纵向依次连接的第一负电极片、第一正向极化压电陶瓷片、第一正电极片、第一负向极化压电陶瓷片、第二负电极片、第二正向极化压电陶瓷片、第二正电极片、第二负向极化压电陶瓷片和应力消除板，所述压电堆套设于所述径向辐射圆管内；另一压电堆包括通过连接件沿纵向依次连接的第一负电极片、第一负向极化压电陶瓷片、第一正电极片、第一正向压电陶瓷片、第二负电极片、第二负向极化压电陶瓷片、第二正电极片、第二正向压电陶瓷片和应力消除板，所述另一压电堆套设于所述径向辐射圆管内。
进一步地，所述第一负电极片、第一正电极片、第二负电极片、第二正电极片、第一正向极化压电陶瓷片、第一负向极化压电陶瓷片、第二正向极化压电陶瓷片、第二负向极化压电陶瓷片和应力消除板均设有供连接件穿过的通孔。
进一步地，所述连接件是螺栓。
进一步地，所述换能器后盖板、径向辐射圆管和所述换能器前盖板采用激光焊接固定。
进一步地，所述换能器前盖板与所述换能器后盖板均设置有与螺栓配合的内螺纹。
进一步地，所述换能器前盖板与径向辐射圆管相邻的端面中心凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。
进一步地，位于末端的换能器后盖板与纵向隔振板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与纵向隔振板配合；位于中间的换能器后盖板的正反两个端面中心分别凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。
进一步地，所述纵向隔振板与位于末端的换能器后盖板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与外部结构连接。
本发明的多激励圆管大功率超声换能器，由于包括：通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板；每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板。因此合理有效的组合了各单元之间的连接保证换能器做高效的纵弯振动，使超声输出更好的发挥换能器功率的无极限提升和高效率的功率输出，大大提高了换能器的功率容量和工业处理能力，环境适应性强，提高了换能器的寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的结构示意图。
图2本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的超声换能单元的结构示意图。
图3本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的结构剖面图。
图4本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的立体图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
请参阅图1至图2，本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器，包括：通过连接件4沿纵向依次连接的一换能器前盖板5、多个超声换能单元1、一换能器后盖板3和一纵向隔振板2；每个超声换能单元1包括通过连接件4沿纵向依次连接的换能器前盖板5、纵向激励驱动单元7、径向辐射圆管6和换能器后盖板3。因超声换能单元1采用半波长压电纵向激励驱动单元7推动径向辐射圆管6作一阶弯曲振动的结构形式，超声换能单元结构上采用单元式设计，超声换能单元由若干个单元组成，相邻两个单元由于压电陶瓷堆的组合方式相反，从而在结构上实现同频协同振动，这种结构保证了多激励圆管大功率超声换能器可以通过单元数的增加或单元自身功率的增加来实现多激励圆管大功率超声换能器整体功率等级的提升。
在本发明实施例中，每个纵向激励驱动单元包括一压电堆7，多个纵向激励驱动单元的压电堆7按照半波理论叠加组成，相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合，所述相邻两个压电堆中，其中一压电堆7包括通过连接件4沿纵向依次连接的第一负电极9、第一正向极化压电陶瓷片10、第一正电极片11、第一负向极化压电陶瓷片12、第二负电极片13、第二正向极化压电陶瓷片14、第二正电极片15、第二负向极化压电陶瓷片16和应力消除板8，所述压电堆7套设于所述径向辐射圆管6内；另一压电堆7包括通过连接件4沿纵向依次连接的第一负电极片9、第一负向极化压电陶瓷片10、第一正电极片11、第一正向压电陶瓷片12、第二负电极片13、第二负向极化压电陶瓷片14、第二正电极片15、第二正向压电陶瓷片16和应力消除板8，所述另一压电堆7套设于所述径向辐射圆管6内。由于每个纵向激励驱动单元7采用P82型高功率压电陶瓷片的逆向压电效应来实现超声振动，多个压电堆按照半波理论叠加组成的，且加上相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合，从而使各纵向激励驱动单元的振动形成协同效应，因此每个超声换能单元足以构成换能器的能量转换部分。
在本发明实施例中，所述第一负电极片9、第一正电极片11、第二负电极片13、第二正电极片15、第一正向极化压电陶瓷片10、第一负向极化压电陶瓷片12、第二正向极化压电陶瓷片14、第二负向极化压电陶瓷片16和应力消除板8均设有供连接件穿过的通孔。
在本发明实施例中，所述连接件4是螺栓。
在本发明实施例中，所述换能器后盖板3、径向辐射圆管6和所述换能器前盖板5采用激光焊接固定，由于径向辐射圆管6是每个激励单元的有效辐射面，且采用高精尖的激光焊接技术对径向辐射圆管和超声换能单元的前后盖板进行满焊焊接，将多激励圆管大功率超声换能器的纵向振动转换成径向辐射圆管的一阶弯曲振动。
在本发明实施例中，所述换能器前盖板5与所述换能器后盖板3均设置有与螺栓配合的内螺纹，所述换能器前盖板5与径向辐射圆管6相邻的端面中心凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管6配合,位于末端的换能器后盖板3与纵向隔振板2相背的端面中心凸出设有柱体，用于与纵向隔振板2配合；位于中间的换能器后盖板3的正反两个端面中心分别凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管6配合。
在本发明实施例中，所述纵向隔振板2与位于末端的换能器后盖板3相背的端面中心凸出设有柱体，用于与外部结构连接，使纵向隔振板2是为了减小外部接线电缆对换能器振动的影响而设计的，它可以有效的保证多激励圆管大功率超声换能器做高效的纵弯振动。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，包括：通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板；每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板；每个纵向激励驱动单元包括一压电堆，所述压电堆套设于所述径向辐射圆管内；超声换能单元由若干个单元组成，相邻两个单元的压电陶瓷堆的组合方式相反，实现同频协同振动。
2.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，每个纵向激励驱动单元包括一压电堆，多个纵向激励驱动单元的压电堆按照半波理论叠加组成，相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合。
3.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述连接件是螺栓。
4.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述换能器后盖板、径向辐射圆管和所述换能器前盖板采用激光焊接固定。
5.如权利要求3所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述换能器前盖板与所述换能器后盖板均设置有与螺栓配合的内螺纹。
6.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述换能器前盖板与径向辐射圆管相邻的端面中心凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。
7.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，位于末端的换能器后盖板与纵向隔振板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与纵向隔振板配合；位于中间的换能器后盖板的正反两个端面中心分别凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。
8.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述纵向隔振板与位于末端的换能器后盖板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与外部结构连接。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810714261.8A CN108838056B (zh) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | 一种多激励圆管大功率超声换能器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810714261.8A CN108838056B (zh) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | 一种多激励圆管大功率超声换能器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108838056A CN108838056A (zh) | 2018-11-20 |
| CN108838056B true CN108838056B (zh) | 2024-04-26 |
Family
ID=64200988
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810714261.8A Active CN108838056B (zh) | 2018-07-03 | 2018-07-03 | 一种多激励圆管大功率超声换能器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108838056B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113522710B (zh) * | 2021-08-20 | 2022-04-12 | 广东固特超声股份有限公司 | 一种安装有超声波换能器的超声装置 |
| CN114733740B (zh) * | 2022-05-17 | 2023-08-08 | 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 | 一种模块化大功率超声波换能器 |
| CN115884037B (zh) * | 2022-11-16 | 2023-10-13 | 中国科学院声学研究所 | 一种多激励的低频大功率宽带水声换能器 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2544140A1 (de) * | 1974-10-03 | 1976-04-08 | Physics Int Co | Verfahren und vorrichtung zum verbessern der isolation eines piezoelektrischen stapels |
| GB1556792A (en) * | 1976-11-02 | 1979-11-28 | Vyzk Ustav Mech | Piezoelectric ultrasonic power converter |
| CN101121165A (zh) * | 2007-09-04 | 2008-02-13 | 浙江师范大学 | 压电超声换能器 |
| CN205341214U (zh) * | 2015-12-24 | 2016-06-29 | 中国科学院声学研究所东海研究站 | 双激励压电超声换能器 |
| CN205436251U (zh) * | 2015-11-30 | 2016-08-10 | 必诺机械（东莞）有限公司 | 一种超声换能器 |
| CN208810513U (zh) * | 2018-07-03 | 2019-05-03 | 广东固特超声股份有限公司 | 一种多激励圆管大功率超声换能器 |
-
2018
- 2018-07-03 CN CN201810714261.8A patent/CN108838056B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2544140A1 (de) * | 1974-10-03 | 1976-04-08 | Physics Int Co | Verfahren und vorrichtung zum verbessern der isolation eines piezoelektrischen stapels |
| GB1556792A (en) * | 1976-11-02 | 1979-11-28 | Vyzk Ustav Mech | Piezoelectric ultrasonic power converter |
| CN101121165A (zh) * | 2007-09-04 | 2008-02-13 | 浙江师范大学 | 压电超声换能器 |
| CN205436251U (zh) * | 2015-11-30 | 2016-08-10 | 必诺机械（东莞）有限公司 | 一种超声换能器 |
| CN205341214U (zh) * | 2015-12-24 | 2016-06-29 | 中国科学院声学研究所东海研究站 | 双激励压电超声换能器 |
| CN208810513U (zh) * | 2018-07-03 | 2019-05-03 | 广东固特超声股份有限公司 | 一种多激励圆管大功率超声换能器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108838056A (zh) | 2018-11-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108838056B (zh) | 一种多激励圆管大功率超声换能器 | |
| CN107297317B (zh) | 实现单激励纵-扭复合超声振动的一体式转换方法及装置 | |
| CN105728306B (zh) | 十字形正交复合驱动压电管形换能器 | |
| US9974587B2 (en) | PZT transducer-horn integrated ultrasonic driving structure | |
| JP4838781B2 (ja) | 超音波振動子及びその製造方法 | |
| CN109248847B (zh) | 一种超声换能器及端面椭圆振动系统 | |
| CN109701857B (zh) | 适应频率漂移的微宽频功率超声换能器 | |
| CN204954153U (zh) | 推挽式超声波换能装置 | |
| WO2008142535A3 (en) | Mobile unit having fuel cell | |
| EP2271132A3 (en) | Acoustic transducer | |
| CN102527628A (zh) | 一种大功率哑铃棒管式纵径复合振动超声波辐射器 | |
| CN101758017B (zh) | 全方位超声波辐射器 | |
| CN105032748A (zh) | 一种压电超声波换能单元及其组成的大功率超声波换能器 | |
| CN207071503U (zh) | 实现单激励纵‑扭复合超声振动的一体式转换装置 | |
| KR101173937B1 (ko) | 수중 음향 트랜스듀서 | |
| CN208810513U (zh) | 一种多激励圆管大功率超声换能器 | |
| CN107028643B (zh) | 一种超声换能装置 | |
| CN110580893B (zh) | 一种级联式压电陶瓷水声换能器 | |
| CN204220430U (zh) | 一种压电超声波换能单元及其组成的大功率超声波换能器 | |
| CN104028867A (zh) | 一种超声电火花加工装置的压电振子 | |
| CN105689249B (zh) | 复合驱动压电超声管形换能器 | |
| CN207823358U (zh) | 声场可控的大功率超声换能器 | |
| CN113786975B (zh) | 一种周期性结构镶拼圆环换能器及其拼装方法 | |
| CN111282791A (zh) | 一种超声波特种加工装备 | |
| CN211385677U (zh) | 一种全波长大功率金属焊超声换能器 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |