CN112570243A - 超声换能器预紧力的控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了超声换能器预紧力的控制方法及系统，包括：获取与目标预紧力对应的目标电学参数；以目标电学参数为目标来对压电换能件进行预紧，并在检测到压电换能件由此产生的电学参数达到所述目标电学参数时，停止对所述压电换能件的预紧。由于向压电换能件施加一定压力或预紧力时，在压电效应的作用下压电换能件输出相应电学参数，通过压力或预紧力与电学参数之间的对应关系，拟合出压力或预紧力与电学参数的关系曲线，使得超声换能器能够根据预紧力和电荷的关系曲线来控制预紧力，其控制精度高、且不受机械结构限制，易于操作。

Description

超声换能器预紧力的控制方法及系统

技术领域

本发明涉及医学功率超声领域，具体涉及超声换能器预紧力的控制方法及系统。

背景技术

超声换能器常工作在低频超声范围，其对超声换能器的功率、效率以及振动位移的要求较高，然而在自然状态下，超声换能器中的压电陶瓷在逆压电效应的作用下进行大幅度伸缩运动时极易破裂。针对该问题，常用的夹心式换能器(朗之万换能器)是通过给压电陶瓷施加预紧力的方式来防止压电陶瓷破裂，并同时能获得较大的振动位移。由于夹心式换能器在不同预紧力下工作性能差距明显，为了使其正常稳定运行，因此在装配夹心式换能器时需要准确控制超声换能器的预紧力。

现有的控制超声换能器预紧力的方法主要有拧紧力矩法、螺母转角法以及螺栓伸长量法，其中拧紧力矩法是通过控制拧紧力矩来控制预紧力，但在实际使用时容易受各接触面摩擦力和加工工艺等因素影响，导致在相同拧紧力矩作用下，预紧力变化较大，导致其控制预紧力的精度较低；螺母转角法通过螺母转角控制预紧力，其要求螺纹和螺栓的加工一致性要好，对其加工工艺要求较高；螺栓伸长量法通过螺栓伸长量控制预紧力，由于螺栓伸长量难以测量，故该方法不易实现。

综上，现需要一种控制超声换能器预紧力的方法/系统，其具有高精度、加工方便且易操作的特点。

发明内容

本申请提供超声换能器预紧力的控制方法及系统，解决了现有预紧力控制方法/系统控制精度低、不易操作的技术问题。

根据第一方面，一种实施例中提供超声换能器预紧力的控制方法，包括：

获取与目标预紧力对应的目标电学参数；

以目标电学参数为目标对压电换能件进行预紧，并并在检测到压电换能件由此产生的电学参数达到所述目标电学参数时，停止对所述压电换能件的预紧。

进一步地，获取与目标预紧力对应的目标电学参数包括：

对压电换能件施加目标数值的压力并检测压电换能件由此产生的电学参数，得到目标数值的压力对应的目标电学参数。

进一步地，以所述目标电学参数为目标对压电换能件进行预紧，并在检测到压电换能件由此产生的电学参数达到所述目标电学参数时，停止对压电换能件的预紧包括：

通过超声换能器的预紧机构对压电换能件预紧，并检测压电换能件由此产生的电学参数以及检测所述预紧机构的参数；在所述压电换能件的电学参数达到目标电学参数时记录所述预紧机构的参数，并保持所述预紧机构当前的状态，使压电换能件的预紧力为目标预紧力。

在另一种实施例下，还包括：对所述超声换能器做老化处理，老化处理结束后，以记录的参数为目标参数来调整预紧机构，以修正压电换能件的预紧力。

进一步地，对压电换能件施加目标数值的压力，并检测压电换能件由此产生的电学参数，得到目标数值的压力对应的目标电学参数包括：

对压电换能件施加不同数值的压力并检测压电换能件由此产生的电学参数；

对不同数值的压力以及不同数值的压力下检测到的电学参数进行拟合，得到相应数值的压力下的电学参数。

进一步地，所述电学参数为电压或电荷量；所述压电换能件为压电陶瓷。

进一步地，所述预紧机构包括预紧螺栓和与所述预紧螺栓适配的螺母；所述压电陶瓷套设在所述预紧螺栓上并通过所述螺母固定；通过拧紧所述预紧螺栓或螺母以对所述压电陶瓷施加预紧力；所述预紧机构的参数为拧动所述预紧螺栓或螺母时的扭矩、拧动所述预紧螺栓或螺母时的转角或拧动所述预紧螺栓或螺母时所述预紧螺栓或螺母的位移量。

根据第二方面，一种实施例中提供超声换能器预紧力的控制系统，包括：

压力机，用于对压电换能件施加目标数值的压力；

检测装置，用于检测所述压电换能件被施加压力后产生的电学参数，并得到与目标数值的压力对应的目标电学参数；

紧固工具，用于调整所述超声换能器的预紧机构，以对所述超声换能器的压电换能件施加预紧力。

进一步地，所述紧固工具包括数显扭矩扳手。

进一步地，所述电学参数为电压或电荷量；所述压电换能件为压电陶瓷。

依据上述实施例的超神换能器预紧力的控制方法/装置，由于向压电换能件施加一定压力或预紧力时，在压电效应的作用下压电换能件输出相应电学参数，通过压力或预紧力与电学参数之间的对应关系，拟合出压力或预紧力与电学参数的关系曲线，使得超声换能器能够根据预紧力和电荷的关系曲线来控制预紧力，其控制精度高、且不受机械结构限制，易于操作。

附图说明

图1为超声换能器预紧力的控制方法的流程图；

图2为一种实施例的超声换能器预紧力的控制方法的流程图；

图3为另一种实施例的超声换能器的结构图；

图4为图3的右视图；

图5为一种实施例的压电换能件的示意图；

图6为另一种实施例的压电换能件的示意图；

图7为现有技术的超声换能器的结构图；

图8为超声换能器预紧力的控制系统的结构图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。

在本发明实施例中，先利用压电换能件的压电特性，测量出预紧力和电学参数之间的对应关系；当需要对超声换能器施加目标预紧力时，通过预紧力和电学参数之间的对应关系，获取与目标预紧力对应的目标电学参数；再对超声换能器的压电换能件预紧并检测压电换能件由此产生的电学参数，以目标电学参数为目标来对压电换能件进行预紧，也就是对压电换能件施加预紧力，当检测到压电换能件输出的电学参数与目标电学参数一致时，此时施加的预紧力大小则为超声换能器需要的目标预紧力。通过上述方法，根据需求的目标预紧力，将目标预紧力转换为目标电学参数，向超声换能器施加预紧力，使得压电换能件输出的电学参数和目标电学参数一致，这样施加在超声换能器上的预紧力即为目标预紧力，实现了超声换能预紧力的精确控制。

实施例一：

请参考图1，本实施例提供超声换能器预紧力的控制方法，包括以下步骤：

S101，获取与目标预紧力对应的目标电学参数；本实施例中的预紧力是向压电换能件施加的压力，压电换能件在压电特性的作用下，可以将施加在其上的压力转换为电学参数，如电荷量、电压或电流等。

在一种具体实施方式下，对压电换能件施加目标数值的压力并检测压电换能件由此产生的电学参数，得到目标数值的压力对应的目标电学参数。本实施例中的目标数值即为目标预紧力的大小。这样，向压电换能件施加与目标预紧力相同大小的压力，压电换能件可产生相应的电学参数，即可得到目标预紧力所对应的目标电学参数，换个角度来说，当压电换能件产生该目标电学参数时，那么施加在压电换能件上的预紧力一定是目标预紧力。

此外，根据应用情况的不同，压电换能件上可能施加不同数值的预紧力，为了便于后期不同应用场合的多次使用，本实施例对压电换能件施加不同数值的压力，并检测压电换能件由此产生的电学参数；

对不同数值的压力以及不同数值的压力下检测到的电学参数进行拟合，得到相应数值的压力下的电学参数。例如，通过对压电换能件施加不同的压力值，即可拟合得到压电换能件所受压力与电学参数的曲线，从曲线中得到目标预紧力以及对应的目标电学参数。

在一种实施方式下，可以取目标预紧力周围的若干个压力值，将这些目标预紧力周围的压力值施加在压电换能件上，将不同压力值和其所对应的电学参数进行拟合，这样可以更精确、快速地得到目标预紧力和其对应的目标电学参数。

在本实施例中，通过压力机向压电换能件施加固定数值的压力值，由于需要多次施加不同压力值，在压力机向压电换能件施加压力的过程中会对压力换能件产生一定的磨损，故本实施例在压电换能件与压力机的接触面上安装了压紧环，压紧环还可以将预紧力或外部施加的压力均匀的传导到压电换能件。并且，压电换能件产生的电学参数通过外部电路进行测量。

S102，以所述目标电学参数为目标对压电换能件进行预紧，并在检测到压电换能件由此产生的电学参数达到所述目标电学参数时，停止对所述压电换能件的预紧。

在获取到与目标预紧力对应的目标电学参数后，需要对超声换能器的压电换能件预紧，可以逐渐加大对压电换能件的预紧力，并实时检测压电换能件因对其预紧而产生的电学参数，当检测到其产生的电学参数与目标电学参数一致时，则此时对超声换能器的压电换能件预紧的预紧力则为需要的预紧力，实现了对超声换能器预紧力的精确控制。

本实施例对压电换能件预紧，可以通过外部预紧装置对压电换能件预紧，也可以通过超声换能器中的预紧机构来对压电换能件进行预紧。

具体地，通过超声换能器的预紧机构对压电换能件预紧，并检测压电换能件由此产生的电学参数，以及检测所述预紧机构的参数；在压电换能件的电学参数达到目标电学参数时记录所述预紧机构的参数，并保持所述预紧机构当前的状态，使压电换能件的预紧力为目标预紧力。本实施例中的电学参数可以为电压或电荷量，并且压电换能件为压电陶瓷。

如图2所示为一种实施例下的预紧机构，其预紧机构包括预紧螺栓3和与预紧螺栓3适配的螺母；压电陶瓷7套设在预紧螺栓3上并通过螺母固定；当需要对压电陶瓷7施加预紧力时，通过拧紧预紧螺栓3或螺母以对压电陶瓷7施加预紧力；预紧机构的参数为拧动预紧螺栓3或螺母时的扭矩、拧动预紧螺栓3或螺母时的转角或拧动预紧螺栓3或螺母时预紧螺栓3或螺母的位移量。图2中的压电陶瓷7为多层重叠套设在预紧螺栓3上，其中压紧环6位于最上层压电陶瓷的上方且套设在预紧螺栓上。当拧动预紧螺栓3或螺母时，螺母通过与预紧螺栓3的螺接产生预紧力，压紧环6可以将预紧力或外部施加的压力均匀传到在压电陶瓷上。

实施例二：

请参考图2，本实施例与实施例一的区别在于：在实施例一的基础上，还包括检测预紧机构的参数、对超声换能器做老化处理，老化处理结束后，以记录的参数为目标参数来调整预紧机构，以修正压电换能件的预紧力。

通常情况下，超声换能器安装好之后(已预紧)需要做老化处理来保证换能器工作性能的稳定。老化测试后螺母可能会松动，本发明采用再拧紧的方式来保障预紧力不变，然而，压电换能件的放电过程是一个连续的过程，所以当超声换能器老化后便不能再使用之前标定的预紧力与电学参数的曲线来进行重新预紧。因此，本实施例中，在上述实施例对超声换能器的压电换能件预紧并检测压电换能件由此产生的电学参数时，还检测预紧机构的参数；在所述压电换能件的电学参数达到目标电学参数时记录所述预紧机构的参数。预紧机构的参数可以是扭矩值、螺母转角或者螺栓伸长量。例如，每次使用数显扭矩扳手对每次预紧时预紧机构的扭矩值进行记录；对超声换能器做老化处理，本实施例中的老化处理指超声换能器在现实使用条件中涉及到的各种因素对其产生老化的情况进行相应条件加强实验的过程，本实施例是将超声换能器放入一个高温恒温箱中一段时间，老化处理为现有技术，在此不做赘述。待老化处理结束后，以所记录的预紧机构的参数作为目标参数调整预紧机构，即再次用数显扭矩扳手把预紧机构的预紧螺栓或螺母拧紧到所记录的扭矩值位置，以此来修正压电换能件的预紧力。这样，在保证预紧力的情况下得到实际的扭矩值(预紧机构参数)，老化处理后，用该扭矩值(预紧机构参数)作为目标扭矩值拧紧压电换能件，更具有准确性。

实施例三：

请参考图3，本实施例提供了超声换能器，能够采用实施例一中的方法对超声换能器的预紧力进行控制，包括：预紧螺栓3，与预紧螺栓3适配的螺母，前盖板8，后盖板，套设在预紧螺栓3上的绝缘套管13，套设在绝缘套管13上的至少一个压电换能件7，与压电换能件7正极电连接的正极导体2，与压电换能件7负极电连接的负极导体1，以及压紧环6；前盖板8位于最下层压电换能件7的下方且与预紧螺栓3螺接；压紧环6位于最上层压电换能件7的上方且套设在预紧螺栓3上；后盖板位于压紧环6的上方且与预紧螺栓3螺接；螺母位于后盖板上方，通过与预紧螺栓3的螺接产生预紧力，以作用于压电换能件7。

在本发明实施例中，压电换能件7套设在绝缘套管13上，绝缘套管13套设在预紧螺栓3上，并且压电换能件7的上方设置有套设在预紧螺栓3上的压紧环6，其中压紧环6套在预紧螺栓3是可以转动和轴向运动的，当拧动预紧螺栓3或者预紧螺栓3适配的螺母时，预紧螺栓3和螺母组成的预紧机构对压紧环6施加了预紧力，并通过压紧环6均匀传导到压电换能件7上，并且，外部向压电换能件7施加的压力也可以通过压紧环6均匀传导到压电换能件7上，从图3中可以看出，预紧螺栓3与螺母螺接产生的预紧力在图3中是沿预紧螺栓3轴向传导的；此外，由于压紧环6设置在压电换能件7上，还可以对压电换能件施加从上至下的压力，其也是沿预紧螺栓3的轴向进行传播的，对于外部压力压紧环6同样可以将力均匀的传导至压电换能件，这样就可以实现超声换能器装配之前对压电换能件的标定，其标定过程为通过压力机向压电换能件7施加目标数值大小的压力，并检测压电换能件7在该压力值作用下产生的目标电学参数；为了提高标定精度，常常需要向压电换能件7多次施加压力，并检测压电换能件7产生的电学参数，从而拟合出压力与电学参数的曲线。

另外，螺母位于后盖板上方，当螺母与预紧螺栓3通过螺接产生预紧力时，后盖板与预紧螺栓3螺接产生的剪切力、摩擦力等被压紧环6隔离，从而不会传导到压电换能件7上，使得在同一预紧力或外部压力作用下压电换能件7产生的电荷量是不变的，提高了压电换能件7的工作精度。

由于压紧环6为套设在预紧螺栓3上，在外部压力或者预紧力的作用下，会相对于预紧螺栓3发生转动或位移，从而导致压紧环6向压电换能件7传导的压力或预紧力不均匀，本实施例中压紧环6的外侧设置有第一限位槽12，第一限位槽12用于限制压紧环6转动。并且为了更好地限制压紧环6转动，本实施例中第一限位槽12设置有两个或多个，各个限位槽沿压紧环6的周向均匀阵列。这样，使得压紧环6沿其周向均被均匀固定，限制其转动。第一限位槽12的槽体可以为多种形状，如圆形、椭圆形等，如图4，本实施例采用方形的第一限位槽12，具体为扁方形结构。

压电换能件7在压力或者预紧力作用下会产生电荷量，为了防止其产生的电荷量通过预紧螺栓3或压紧环6等金属构件传导，导致最终检测到的压电换能件7上的电荷量变少，影响其检测精度，本实施例中的预紧螺栓3外部套设有不导电的绝缘套管13，并且压紧环6也套设在绝缘套管13上；本实施例中的压电换能件7可以为任何满足其受到极化方向的力的作用时，内部产生极化现行，同时在相对表面上出现正负相反电荷的器件，本实施例采用的压电换能件7为压电陶瓷，由于压电陶瓷在压力或预紧力的作用下产生的是电荷，而电荷的测量较为困难，在一种实施方式下，可采用外部的等效电路，通过测量电压来替换电荷量的测量。

本实施例中压电换能件7的上部和下部分别设有后盖板和前盖板8，其中后盖板位于螺母的下方，前盖板8位于压电换能件7的下方，用于向压电换能件7施加压力或预紧力时，作为压电换能件7的压紧底座，因此，当向压电换能件7施加压力或预紧力时，压力或预紧力通过压电换能件7传导到前盖板8上，故前盖板8为了固定住压电换能件7，防止前盖板8在压力或预紧力作用下转动，本实施例中前盖板8的外侧或底部设置有第二限位槽9，第二限位槽9用于限制前盖板8转动。第二限位槽9可以设置在前盖板8的外侧，也可以设置在前盖板8的底部，第二限位槽9的槽体可以设置为多种形状，如圆形、椭圆形等，如图4，本实施例采用方形槽体作为第二限位槽9。

本实施例中压电换能件7的数量为两个以上，压电换能件7的两个轴向端面分别为其正极和负极；正极导体2包括正极极片和与正极极片电连接的正极导电片，正极导电片用于与压电换能件7的正极电连接；负极导体1包括负极极片和与负极极片电连接的负极导电片，负极导电片用于与压电换能件7的负极电连接；各个压电换能件上下层叠的套设在绝缘套管13上，其中两两相邻的压电换能件7中，相邻的两个电极极性相同且相邻的两个电极之间均设置有一个对应极性的导电片。

如图5、6所示为6个压电换能件7层叠设置时正极与正极导电片15、负极与负极导电片14的连接示意图。当压电换能件7受到极化方向(图3中上下方向)的压力时，其内部会产生极化现象，并同时在其相对表面(图3中为上表面和下表面)产生正负电荷，产生正电荷的表面即为压电换能件7的正极，同理，产生负电荷的表面为压电换能件7的负极。从图3中可以看出，两两相邻的压电换能件7中，相邻的两个电极极性相同且相邻的两个电极之间均设置有一个对应极性的导电片，为了便于说明，将图3中的压电换能件7按照从上向下的顺序依次设为第一压电换能件至第六压电换能件，以第一压电换能件和第二压电换能件作为一组进行说明，其中第一压电换能件的上端为正极，其下端为负极，第二压电换能件的上端为负极，其下端为正极，则第一压电换能件的正极与第二压电换能件的正极相连接，且与一正极导电片相连接，同理，第一压电换能件的负极与第二压电换能件的负极相连接，且与一负极导电片相连接，那么从电路角度来看，第一压电换能件和第二压电换能件是并联连接，而从结构角度来看，第一压电换能件和第二压电换能件是串联连接的，以此延伸，第三压电换能件和第四压电换能件、第五压电换能件和第六压电换能件均是这种连接方式，并且正极导电片15通过正极极片与正极导体2相连接，负极导电片14通过负极极片与负极导体1相连接，故多个压电换能件虽然从结构上看，都是串接在预紧螺栓3上的，但在电路上为并联连接的方式。

此外，在一种实施方式下，还包括：套设在绝缘套管13上的第一绝缘片10，套设在绝缘套管13上的第二绝缘片11；其中，第一绝缘片10位于最下层压电换能件7的下方且位于前盖板的上方，第二绝缘片11位于最上层压电换能件7的上方且位于压紧环的下方。因为前盖板8、压紧环6为金属等导电材料，为了防止压电换能件7上产生的电荷通过前盖板8或压紧环6传导出去，故本实施例在压电换能件7和前盖板8之间设置了第一绝缘片10，在压电换能件7和压紧环6之间设置了第二绝缘片11，两种绝缘片的形状与压电换能件匹配即可，采用绝缘材料制成，虽然绝缘材料均可以在电压下不导电，但长期使用也会出现老化现象，故本实施例采用了绝缘陶瓷片，其耐热性好，且能承受一定的机械强度。此外，通过在绝缘套管13上套设第一绝缘片10，在绝缘套管13上套设第二绝缘片11，对压电陶瓷进行了绝缘保护，使超声换能器在增加电凝功能的情况下，不会对压电陶瓷造成影响。

实施例四：

请参见图7，本实施例与实施例三的区别在于，前盖板8直接与压电换能件7的最右端相接触，后盖板5直接与压电换能件7的最左端相接触，其能够采用实施例一中的方法对超声换能器的预紧力进行控制，包括：预紧螺栓3，与预紧螺栓3适配的螺母、前盖板8、后盖板5、套设在预紧螺栓上的绝缘套管13，套设在绝缘套管13上的至少一个压电换能件7，与压电换能件7相连接的负极导体1(正极导体2)。本实施例中的压电换能件7可以为压电陶瓷片。

当拧动预紧螺栓3或者预紧螺栓3适配的螺母时，预紧螺栓3和螺母组成的预紧机构对压电换能件7施加了预紧力，预紧螺栓3与螺母螺接产生的预紧力在图7中是沿预紧螺栓7轴向传导的；此外，还可以对压电换能件7施加轴向的压力，其也是沿预紧螺栓3的轴向进行传播的，这样就可以实现超声换能器装配之前对压电换能件7的标定，其标定过程为通过压力机向压电换能件7施加目标数值大小的压力，并检测压电换能件7在该压力值作用下产生的目标电学参数；为了提高标定精度，常常需要向压电换能件7多次施加压力，并检测压电换能件7产生的电学参数，从而拟合出压力与电学参数的曲线。

实施例五：

请参考图8，本实施例提供了超声换能器预紧力的控制系统，包括：

压力机，用于对压电换能件施加目标数值的压力；本实施例中的压力机是由电机经过传动机构带动工作机构，对压电换能件施加压力，可以是气动压力机、螺旋压力机、曲柄压力机等，压力机向压电换能件所施加的压力的方向应为压电换能件的极化方向，且均匀分布在压电换能件上，其中目标数值的压力可以是预设的目标预紧力。

检测装置，用于检测所述压电换能件被施加压力后产生的电学参数，并得到与目标数值的压力对应的目标电学参数；本实施例中的电学参数可以为电荷量或电压，为了便于测量，通常选用电压作为检测的电学参数，具体地，通过外接电路对压电换能件所产生的电荷量转换为电压后，再通过检测装置进行检测，在一种具体实施方式下，检测装置可以为一种检测电路两端电压的检测电路，该检测电路通过模拟式电子电压表或数字式电压表等电压检测装置进行电压检测。

紧固工具，用于调整所述超声换能器的预紧机构，以对所述超声换能器的压电换能件施加预紧力。本实施例中的预紧机构可以为螺母和预紧螺栓的组合，通过拧动螺母或预紧螺栓向套设在预紧螺栓上的压电换能件提供预紧力，其紧固工具可以是任何能够拧动预紧螺栓或者螺母的工具，当将预紧机构调整到所需的预紧力时，需要记录下此时的预紧参数，例如预紧螺栓的伸长量、扭矩等，为了便于计量预紧参数，本实施例中的紧固工具包括数显扭矩扳手。另外，本实施例中的压电换能件为压电陶瓷。

通过向压力机输入需要其输出压力的目标数值，使得压力机向压电换能件施加大小为目标数值的压力；压电换能件被施加压力后会产生电学参数，如电荷量或电压，通过检测装置检测该电学参数，即可得到目标数值大小的压力所对应的目标电学参数；根据目标电学参数，紧固工具调整超声换能器的预紧机构，以对超声换能器的压电换能件施加压力，当检测到压电换能件产生的电学参数与目标电学参数相同时，则此时紧固机构所调整预紧机构提供的预紧力即为所需要的预紧力，即实现了超声换能预紧力的精确控制。

以上应用了具体个例对本发明进行阐述，只是用于帮助理解本发明，并不用以限制本发明。对于本发明所属技术领域的技术人员，依据本发明的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (10)

1.一种超声换能器预紧力的控制方法，其特征在于包括：

获取与目标预紧力对应的目标电学参数；

以所述目标电学参数为目标对压电换能件进行预紧，并在检测到压电换能件由此产生的电学参数达到所述目标电学参数时，停止对所述压电换能件的预紧。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，获取与目标预紧力对应的目标电学参数包括：

对压电换能件施加目标数值的压力，并检测压电换能件由此产生的电学参数，得到目标数值的压力对应的目标电学参数。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述目标电学参数为目标对压电换能件进行预紧，并在检测到压电换能件由此产生的电学参数达到所述目标电学参数时，停止对所述压电换能件的预紧包括：

通过超声换能器的预紧机构对压电换能件预紧，并检测压电换能件由此产生的电学参数，以及检测所述预紧机构的参数；在所述压电换能件的电学参数达到目标电学参数时记录所述预紧机构的参数，并保持所述预紧机构当前的状态，使压电换能件的预紧力为目标预紧力。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：对所述超声换能器做老化处理，老化处理结束后，以记录的参数为目标参数来调整预紧机构，以修正压电换能件的预紧力。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对压电换能件施加目标数值的压力，并检测压电换能件由此产生的电学参数，得到目标数值的压力对应的目标电学参数包括：

对压电换能件施加不同数值的压力，并检测压电换能件由此产生的电学参数；

对不同数值的压力以及不同数值的压力下检测到的电学参数进行拟合，得到相应数值的压力下的电学参数。

6.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述电学参数为电压或电荷量；所述压电换能件为压电陶瓷。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预紧机构包括预紧螺栓和与所述预紧螺栓适配的螺母；所述压电陶瓷套设在所述预紧螺栓上并通过所述螺母固定；通过拧紧所述预紧螺栓或螺母以对所述压电陶瓷施加预紧力；所述预紧机构的参数为拧动所述预紧螺栓或螺母时的扭矩、拧动所述预紧螺栓或螺母时的转角或拧动所述预紧螺栓或螺母时所述预紧螺栓或螺母的位移量。

8.一种超声换能器预紧力的控制系统，其特征在于包括：

压力机，用于对压电换能件施加目标数值的压力；

检测装置，用于检测所述压电换能件被施加压力后产生的电学参数，并得到与目标数值的压力对应的目标电学参数；

紧固工具，用于调整所述超声换能器的预紧机构，以对所述超声换能器的压电换能件施加预紧力。

9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述紧固工具包括数显扭矩扳手。

10.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述电学参数为电压或电荷量；所述压电换能件为压电陶瓷。

Images