CN1385249A - 声音转换装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在电信号和超声波之间进行转换的声音转换装置,包括多个振荡体,用于沿着波传播方向Dp发射从电信号转换的超声波;及多个导电体,每个用于电连接振荡体;多条信号线,用于输入要分别施加于振荡体上的电信号;一对分别保持与压电层外表面相接触并与信号线电连接的外部电极;以及一个夹在压电层内表面间的分隔电极,其保持与压电层内表面接触并电连接信号线,由此压电层产生电极化作用,电极化方向彼此相对且平行于与所述波传播方向Dp相垂直的水平方向Da延伸,并在响应所述电信号而将电场强度施加于外部电极与分隔电极之间时,沿波传播方向发射超声波,所述宽度W1和所述厚度T的比在0.1到0.8范围内。

Description

声音转换装置

                         技术领域

本发明涉及一种用于在电信号和超声波之间执行转换的声音转换装置，尤其涉及一种在低电压下在电信号和超声波之间执行声音转换的声音转换装置。

                         背景技术

近年来，存在各种各样的用于在电信号和超声波之间执行转换的声音转换装置，即将电信号转换到超声波或将超声波转换到电信号，例如，用于探测人体内部高潮以协助医生在医院里对人体进行诊断。

传统的声音转换装置的一个典型例子在日本专利299799/1999中公开。图7示出其中所公开的传统声音转换装置700。传统的声音转换装置700适用于沿着波的传播方向Dp发射从电信号转换来的超声波。传统的声音转换装置700包括多个压电层76a、76b、76c，其中每一个具有第一表面和第二表面，且一个接一个的在波传播方向Dp上排成一列。压电层76a、76b、76c的第一和第二表面在平行于与波传播方向Dp相垂直的水平方向Da上充分延伸。传统的声音转换装置700还包括多个电极，即，沿着波传播方向Dp一个接一个排列一排的电极77、79、80和78。电极77保持与压电层76c的第二表面接触。电极79夹在压电层76c和76b之间并保持与压电层76c的第一表面和压电层76b的第二表面接触。电极80夹在压电层76b和76a之间并保持与压电层76b的第一表面和压电层76a的第二表面接触。电极78保持与压电层76a的第一表面接触。传统的声音转换装置700还包括一个将电极80与电极77电连接的导电膜84，以及一个将电极79与电极78电连接的导电膜85。传统的声音转换装置700还包括一个与电极77电连接的信号线87以及一个与电极78电连接的信号线88。信号线87和89可操纵以输入将施加到压电层76a、76b、76c的电信号，以便用于操作传统的声音转换装置700。

如上所述，与在波传播的方向Dp上包括单独一个压电层的传统声音转装置相比较，包括一个接一个排列成一排多个电极的传统的声音转装置700可实现增加施加到压电层的电信号的电场强度。这意味着电信号的电场强度，即，施加到传统声音转换装置700的压电层上的操纵电压可能比在波传播方向Dp上施加到包括单独一个压电层的传统声音转换装置上的操纵电压低。这导致传统声音转换装置700可在比在波传播方向Dp上包括单独一个压电层的传统声音转换装置的工作电压低的工作电压下工作。

然而，如上所述的如此构造的传统声音转换装置700遇到如下问题，即，传统的声音转换装置700需要包括用于电连接压电层76a、76b、76c的导电膜84和85。如此构造的传统声音转换装置700遇到另一个问题，即传统的声音转换装置700需要在波传播方向Dp上增加要对齐的压电层的数量，以便增加施加到传统声音转换装置700压电层上的电信号的电场强度。

本发明意图解决这些问题。

                         发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种声音转换装置，其不需要包括用于电连接压电层的导电膜。

本发明的另外一个目的是提供一种声音转换装置，该装置在不增加波传播方向Dp上对齐的压电层数量的情况下，可增加施加到压电层上的电信号的电场强度。

本发明的再一个目的是提供一种声音转换装置，其结构简单并在比传统声音转换装置低的操纵电压下工作。

根据本发明的第一个方面，提供了一种用于在电信号和超声波之间执行转换的声音转换装置，该装置包括：用于沿着波传播方向发射从电信号转换来的超声波的多个振荡体；多个导电体，每个导电体连接于振荡体上；用于输入要施加到相应的振荡体上的电信号的多条信号线；每个振荡体包括一对压电层，各个压电层分别具有内表面和外表面，它们在基本平行于波传播方向延伸，各个压电层内表面彼此相对；一对外部电极，它们分别保持与各个压电层的外表面相接触并与导电体电连接；以及一个夹在各压电层内表面之间并保持与压电层内表面相接触且与信号线电连接的分隔电极，由此压电层分别产生电极化作用，极化方向彼此相反且在基本平行于与波传播方向相垂直的水平方向上延伸，并且在电场响应电信号而施加于外部电极和分隔电极之间时沿着波传播方向发射从电信号转换来的超声波。在上述声音转换装置中，每个振荡体具有相对于水平方向的宽度和相对于波传播方向的厚度，且宽度和厚度的比在0.1到0.8范围之内。在上述声音转换装置中，各压电层设置为相对于电极化方向镜像对称关系，且每一个导电体可操纵成在水平方向上与相邻的两个振荡体电连接。

根据本发明的第二个方面，每个振荡体在基本平行于波传播方向和水平方向的平面上截取的横截面为梯形形状。在上述声音转换装置中，每个振荡体具有彼此相反并基本平行于水平方向延伸的顶表面和底表面，每一个振荡体相对于水平方向具有沿着顶表面的顶部宽度和沿着底表面的底部宽度，且顶部宽度和厚度的比及底部宽度和厚度的比二者在0.1到0.8这个范围之内。在上述声音转换装置中，每个振荡体具有基本平行于水平方向延伸的底表面，并且还包括基本平行于水平方向延伸的支撑部分，且支撑部分保持与振荡体底表面接触以使振荡体安装于其上。在上述声音转换装置中，每个振荡体具有基本平行于水平方向延伸的顶表面和相对的底表面，并且还包括基本平行于水平方向延伸的声匹配层，该声匹配层保持与振荡体顶表面接触以安装于振荡体上。

根据本发明的第三方面，振荡体在水平方向一个接一个地一维对齐，用于沿着与水平方向相垂直的波传播方向发射从电信号转换来的超声波，每个导电体可操纵成电连接两个相邻的振荡体。在上述声音转换装置中，每个振荡体具有相对于与水平方向和波传播方向垂直的纵向的长度，且振荡体在水平方向和纵向上一个接一个排列成一排。在上述的声音转换装置中，长度和厚度的比在0.1到0.8的范围之内。压电层可以由其横向机电耦合系数(k31)等于或大于35％的材料组成。另外，压电层可以由锆钛酸铅陶瓷材料制成。

                         附图说明

结合附图，根据本发明的超声波探测器的特征和有益效果将从下述参照附图的说明中被更加清楚的理解，在附图中：

图1是根据本发明的声音转换装置100的第一实施例的横截面图；

图2是图1所示的声音转换装置100的第一实施例的共振频率特性曲线；

图3是图1所示的声音转换装置200的第一实施例的示例的示意图；

图4是图1所示的声音转换装置300的第二实施例的示意图；

图5是根据本发明的声音转换装置400的第三实施例的横截面图；

图6是图5所示的声音转换装置400的第三实施例的共振频率特性曲线；

图7是传统的声音转换装置700的横截面图。

                         具体实施方式

下述描述将针对根据本发明的声音转换装置的多个优选实施例。在下面的详细说明中，相同的附图标记代表所有附图中相同的元件。有关相同的元件和部分的描述将被省略以避免冗长的重复。

根据本发明的声音转换装置100的第一实施例将参考附图特别是图1到4进行说明。

第一声音转换装置100适用于在电信号和超声波之间进行转换，也就是说用于将电信号转换为超声波或将超声波转换为电信号，例如，用于探测人体内部高潮以帮助医生在医院里进行诊断。

将首先说明根据本发明的声音转换装置100的第一实施例的结构。

如图1所示的声音转换装置100包括用于沿着波传播方向Dp发射从电信号转换来的超声波的多个振荡体E1，E2以及用于电连接振荡体E1，E2的多个导电体6、7，及用于输入要施加于各个振荡体E1，E2上的电信号的多条信号线9、10。在这个连接中，应当注意的是组成声音转换装置100的振荡体相互是一样的。因此，振荡体E1，E2是指组成声音转换装置100的任意一个振荡体。

如图1的所示，每个振荡体E1，E2包括一对压电层1、2，该对压电层分别具有内表面105、205和外表面106、206，它们基本平行于波传播方向Dp延伸。各个压电层1、2的内表面105、205彼此相对。压电层1、2可以由具有高横向机电耦合系数k31的压电陶瓷制成。优选地是，压电层1、2由锆钛酸铅陶瓷的材料，例如Pb(Zr，Ti)O₃制成。另外，压电层1、2可以由其横向机电耦合系数，即k31等于或大于35％的材料组成。在此，横向机电耦合系数，即k31用来表示横向模式的机电耦合系数。机电耦合系数k用来表示能量在材料中机械和电形式之间相互转换的效率。所储存的转换能量和输入能量的比由下述机电耦合系数的平方定义：

声音转换装置100还包括一对外部电极3、5以及一个分隔电极4，其中外部电极3，5分别保持与各个压电层1、2的外表面106、206接触并电连接于导电体6、7；而分隔电极4夹在压电层1、2的内表面105、205之间并保持与压电层1、2的内表面105、205接触且电连接信号线9。

压电层1、2分别适合于产生电极化作用并且当电场响应电信号而施加于外部电极3、5和分隔电极4之间时沿着波传播方向Dp发射从电信号转换来的超声波。由此所产生的电极化方向彼此相对并且基本平行于与波传播方向Dp相垂直的水平方向Da延伸。优选地是，压电层1、2相对电极化方向设置为镜像对称关系，以便当电场施加于外部电极3、5和分隔电极4之间时彼此同相激励。

此外，每个振荡体E1、E2具有相对于水平方向Da的宽度W1以及相对于波传播方向Dp的厚度T。优选地是，宽度W1和厚度T的比是在0.1到0.8的范围之内。

振荡体E1、E2中的每一个都具有基本平行于水平方向Da延伸的底表面102。声音转换装置100还包括支撑部分12，支撑部分12基本平行于水平方向Da延伸且保持与振荡体底表面接触以使振荡体E1、E2安装在其上。支撑部分12适用于增强声音转换装置100的频率特性。

每一个振荡体E1具有基本平行于水平方向Da延伸的顶表面101以及相对的底表面102。声音转换装置100还包括一个声匹配层11，该声匹配层11基本平行于水平方向Da延伸且保持与振荡体E1、E2底表面接触，以使振荡体E1、E2安装于其上。声匹配层11适于提高电信号和超声波之间的转换效率和声音转换装置100的频率特征。可探测目标13位于声音转换装置在波传播方向Dp上的声匹配层11的一侧。

如此构造的声音转换装置100适于利用响应电信号而发射到可检测目标13上的超声波以及来自可检测目标13的超声回波来探测可检测目标13。

根据本发明的声音转换装置100的第一实施例的操作将在下面进行描述。

信号线9、10具有通过其输入的电信号，以施加于各个振荡体E1、E2上。分隔电极4可操纵以将电信号施加到压电层1、2。

压电层1、2然后分别被操作以产生电极化作用并当电场响应电信号而施加到外部电极3、5和分隔电极4之间时沿着波传播方向Dp发射从电信号转换来的超声波。由此产生的电极化方向彼此相对并且基本平行于与波传播方向Dp相垂直的水平方向Da延伸。这意味着被设置成相对电极化方向成镜像对称关系的压电层1、2可操作成使彼此同相激励，以通过声匹配层11在波传播方向Dp上将超声波发射到可检测目标13。

每个振荡体E1、E2被操作以用于发射超声波和接收从可探测目标13来的超声回波，例如在电信号通过信号线8，10输入时所发现的肠内高潮。

参考图2，描绘了响应超声波的频率而变化的振荡体E1的阻抗的绝对值以给出了根据本发明的声音转换装置100的第一实施例的共振频率特性。在图2中，假设沿着水平方向Da的振荡体宽度W1设为0.24毫米，沿着波传播方向Dp的振荡体E1的厚度T设为0.48毫米，且宽度W1和厚度T的比等于0.5。垂直坐标轴表示振荡体的绝对阻抗的相对值，而水平坐标轴表示超声波的频率。

振荡体被有效地激励，以用于沿着波传播方向Dp以2.91MHz发射超声波，2.91MHz是振荡体的共振频率fr1。在另一方面，振荡体最小限度地激励，在方向Dp以3.43MHz发射超声波，3.43MHz是振荡体的反共振频率far1。压电层1、2的横向机电耦合系数k31等于57％。振荡体再次有效激励，以沿着水平方向Da以另一振荡频率fr2发射超声波。

由于宽度W1和厚度T的比接近1，共振频率fr1和fr2相互接近，由此缩短了共振频率fr1和共振频率fr2之间的频率范围，在该频率范围内振荡体被有效激励，以沿着波传播方向Dp发射超声波。在另一个方面，随着宽度W1和厚度T的比变得相等或更低，例如，大约0.8，图2所示的共振频率fr1和fr2的值彼此分离，由此可使共振频率fr1和共振频率fr2之间的频率范围变宽，在该频率范围内，振荡体可以有效地激励，以沿着波传播方向Dp发射超声波。此外，随着宽度W1和厚度T的比变得小于0.1，相对于振荡的振荡体刚性降低且牺牲了振荡体的稳定性。

从上述说明中，可以理解根据本发明的声音转换装置100可以响应宽范围的频率沿着波传播方向Dp发射超声波，在该装置中宽度W1和厚度T的比在0.1到0.8的范围内。这意味着根据宽度W1和厚度T的比在0.1到0.8的范围内，振荡体的宽度W1优选地等于或小于振荡体的厚度T乘以0.8，但不小于振荡体的厚度T乘以0.1。

在根据本发明的声音转换装置100中，施加到压电层1上的电场强度与外部电极3和分隔电极4之间的距离成反比变化。这意味着可以通过减小振荡体的每一个压电层的宽度替代增加在波传播方向Dp对齐的压电层的数量来增加施加到振荡体E1上的电场强度。如上与述，根据宽度W1和厚度T的比在0.1到0.8范围内，振荡体的宽度W1优选地等于或小于振荡体的厚度T乘以0.8，但是不小于0.1振荡体厚度T乘以0.1。这可导致根据宽度W1和厚度T的比在0.1到0.8范围内，通过将振荡体的宽度变窄到等于或小于振荡体的厚度T乘以0.8，但不小于振荡体的厚度T乘以0.1，来增加施加到振荡体E1上的电场强度。

如此构造的声音转换装置100可被操纵，以利用发射到可检测目标13的超声波以及来自可检测目标13的超声回波来探测可检测目标13。

如上所述，也可以理解到根据本发明的声音转换装置100包括用于电连接振荡体E1、E2的多个导电体6、7，由此消除了包括用于电连接压电层1、2的导电膜的需要。

在如此构造的声音转换装置中，可降低电信号的电场强度，即，施加到压电层上的操纵电压。这意味着声音转换装置100结构简单并且在低于传统声音转换装置的操纵电压下工作。

参考图3，示出了在水平方向Da上包括多个振荡体的声音转换装置200的第一实施例。如图3所示，声音转换装置200包括一个接一个在水平方向Da上一维对齐的振荡体E1、E2、E3，以及用于电连接振荡体E1、E2、E3的多个导电体6、7(未示出)。在振荡体E1中，压电层21、22为矩形平行六面体形状。

压电层21、22在施加电场时分别产生电极化作用。由此产生的电极化方向彼此相对，并沿着水平方向Da延伸。压电层1、2相对于电极化方向设置成镜像对称关系，以便在施加电场时彼此同相激励。

每个振荡体E1、E2、E3都具有相对于水平方向Da的宽度W1和相对于波传播方向Dp的厚度T。优选地是，宽度W1和厚度T的比在0.1到0.8范围内。

如此构造的声音转换装置200以与图1所示的声音转换装置100相同的方式操作。

如上所述，根据本发明的声音转换装置200包括多个在水平方向Da上一个接一个一维对齐的振荡体E1、E2、E3以及多个导电体，由此，有可能消除包括用于电连接压电层的导电膜的需要，并在不增加在波传播方向Dp对齐的压电层数量的情况下可增加施加于压电层的电信号的电场强度。

在包括水平方向Da上一个接一个一维对齐多个振荡体的声音转换装置200中，可降低电信号的电场强度，即，施加于压电层上的操纵电压。这意味着声音转换装置200结构简单，且可在低于传统声音转换装置的操纵电压下工作。

为了获得本发明这些目的，上述声音转换装置200的第一实施例可以被声音转换装置300的第二实施例代替，在下面进行详细的说明。

参考图4，其示出了根据本发明的声音转换装置300的第二实施例。声音转换装置300的第二实施例与声音转换装置200的结构相似，除了声音转换装置300的每个振荡体具有相对于与水平方向Da和波传播方向Dp垂直的纵向D1的长度L2，并且在水平方向Da和纵向方向D1上一个接一个二维对齐。

如图4所示，声音转换装置300中的每个振荡体E11、E12，……都具有相对于与水平方向Da和波传播方向Dp垂直的纵向D1的长度L2。振荡体E11、E12，……是在水平方向Da和纵向方向D1上一个接一个两维对齐，并且尽管图中未示出的，每一个导电体可操纵以电连接两个相邻的振荡体E11、E12，……。在这一连接中，值得注意是，组成声音转换装置300的振荡体是相同的。由此，振荡体E、E12，……指组成声音转换装置300的任一个振荡体。

振荡体E11……的每一个都包括一对压电层。压电层31、32在施加电场时分别产生电极化作用。由此所产生的电极化方向彼此相反且沿着水平方向Da延伸。压电层31、32被设置为相对于电极化方向镜像对称以便在施加电场时彼此同相激励。每一个导电体(未示出)可操纵以电连接水平方向Da上相邻的两个振荡体E11、E12，……。

更进一步，振荡体E11、E12，……中的每一个具有相对于水平方向Da的宽度W1和相对于波传播方向的厚度T，宽度W1和厚度T的比在0.1到0.8范围之间。优选地是，长度W2和厚度T的比在0.1到0.8范围之间。

与声音转换装置100相似，每一个振荡体E11、E12，……具有基本平行于水平方向Da延伸的底表面。声音转换装置300还包括支撑部分35，该支撑部分35基本平行于水平方向Da延伸，并保持与振荡体E11、E12，……的底表面接触，使振荡体E11、E12，……安装于其上。支撑部分35适于增强声音转换装置300的频率特性。

与声音转换装置100相似，每一个振荡体E11、E12，……具有基本平行于水平方向Da延伸并与底表面25相对的顶表面。声音转换装置100还包括声匹配层(未示出)，该声匹配层基本平行于水平方向Da延伸，并保持与振荡体E11、E12，……的顶表面接触以安装于振荡体E11、E12、……上。声匹配层适于增强电信号与超声波之间的转换效率以及声音转换装置300的频率特性。

如此构造的声音转换装置300与图1所示的声音转换装置100相同的方式工作。

如上所述，根据本发明的声音转换装置300包括在水平方向Da和纵向方向D1上一个接一个两维对齐的多个振荡体，以及电连接两个相邻的振荡体E11、E12的多个导电体，其中，宽度W1与厚度T的比在0.1到0.8范围之间，且长度W2和厚度T的比在0.1到0.8范围之间，由此，使得有可能消除包括用于电连接压电层的导电膜的需要，并在不增加波传播方向Dp上对齐的压电层数量的情况下，可增加被应用于压电层的电信号的电场强度。

如此构造的声音转换装置300中，可减少电信号的电场强度，即，施加于压电层的操纵电压。这意味着声音转换装置300结构简单，且可在低于传统声音转换装置的工作电压下工作。

为了获得本发明这些效果，声音转换装置100的第一实施例可以被声音转换装置400的第三实施例代替，在下面进行详细的说明。

参考图5，示出了根据本发明的声音转换装置400的第三实施例。声音转换装置400的第三实施例与声音转换装置100的结构相似，除了每个振荡体在基本平行于波传播方向Dp和水平方向Da延伸的平面上取得的横截面为梯形形状。

如图5所示，每一个振荡体E51、E52、E53在基本平行于波传播方向Dp和水平方向Da延伸的平面上取得的横截面为梯形形状。在这一连接中，值得注意的是，构成声音转换装置400的振荡体是彼此一致的。因此，振荡体E51、E52、E53是指组成声音转换装置400的振荡体的任一个。每一个振荡体E51、E52具有彼此相对的顶表面和底表面，并基本在平行于水平方向Da延伸。每一个振荡体E51、E52相对于水平方向Da具有沿顶表面的顶宽度W1t以及沿着底表面的底宽度W1b。优选地是，顶宽度W1t和厚度T的比和底宽度W1b和厚度T的比两个都是在0.1到0.8范围内。

每一个振荡体E51包括一对压电层41、42。压电层41、42分别在施加电场时产生电极化作用。由此所产生电极化方向彼此相反，并且沿着水平方向Da延伸。压电层41、42相对于电极化方向设置为镜像对称，以便在施加电场时彼此同相激励。每一个导电体(未示出)可操纵成电连接水平方向Da上相邻的两个振荡体。

与声音转换装置100相似，声音转换装置400还包括基本平行于水平方向Da延伸的支撑部分46，该支撑部分46保持与振荡体E51、E52、E53，……接触以使振荡体E11、E12，……安装于其上。支撑部分46适于增强声音转换装置400的频率特性。

与声音转换装置100相似，声音转换装置100还包括声匹配层(未示出)，该声匹配层基本平行于水平方向Da延伸，并保持与振荡体E11、E12，……的顶表面接触，以安装在振荡体E11、E12、……上。声匹配层适于提高电信号与超声波之间的转换效率以及声音转换装置400的频率特性。

如此构造的声音转换装置400与图1所示的声音转换装置100相同的方式工作。

参考图6，示出了响应超声波的频率而变化的振荡体阻抗的绝对值，以给出根据本发明的声音转换装置400的第三实施例的共振频率的特性。在图6中，假设相对于水平方向Da沿着顶表面的振荡体的顶宽度W1t和沿着底表面的底宽度W1b分别是0.12毫米和0.24毫米。沿着波传播方向Dp的振荡体厚度T是0.48毫米。这意味着顶宽度W1t和厚度T的比是0.25且底宽度W1b和厚度T的比是0.5。垂直坐标轴表示振荡体绝对阻抗的相对值，且水平坐标轴表示超声波的频率。如上所述，由于顶宽度W1t和厚度T的比是0.25且底宽度W1b和厚度T的比是0.5，即顶宽度W1t和厚度T的比以及底宽度W1b和厚度T的比是在0.1到0.8范围内，因此共振频率值fr1和fr2相互分离。

振荡体激励，沿着波传播方向Dp以3.00MHz的频率发射超声波。3.00MHz是振荡体的共振频率fr1。在另一个方面，最小程度的激活振荡体，沿着波传播方向Dp以振荡体的反共振频率far1发射超声波。如图6所示，当振荡体的绝对阻抗在共振频率fr2几乎保持不变时假设振荡体再次被有效激励，以另一个共振频率fr2发射超声波。

振荡体的绝对阻抗在阻抗频率fr2附近几乎保持不变的事实归因于振荡体相对于水平方向Da的宽度沿着波传播方向Dp从顶宽度W1t到底宽度W1b变化。

此外，顶宽度W1t和厚度T的比以及底宽度W1b和厚度T的比在0.1到0.8范围内，由此，有可能拓宽共振频率fr1和共振频率fr2之间的频率范围，在该频率范围内振荡体被有效激励，以沿着波传播方向Dp发射超声波。

如上所述，可以理解根据本发明中的声音转换装置400可拓宽共振频率fr1和共振频率fr2之间的频率范围，在该频率范围内振荡体被有效激励，以沿着波传播方向Dp发射超声波，并且在共振频率fr2附近，振荡体的绝对阻抗几乎保持不变，由此可响应较宽范围的频率沿着波传播方向Dp发射超声波。在该声音转换装置400中，每个振荡体在基本平行于波传播方向Dp和水平方向Da平面上取得的横截面为梯形形状，顶宽度W1t和厚度T的比以及底宽度W1b和厚度T的比都在0.1到0.8范围内，且共振频率fr1和fr2值是彼此独立的值。如上所述，基于顶宽度W1t和厚度T的比以及底宽度W1b和厚度T的比在0.1到0.8范围内，振荡体顶宽度W1t和底宽度W1b优选地等于或低于振荡体厚度T乘以0.8，但是不小于振荡体厚度T乘以0.1。这导致可以通过将振荡体的顶宽度W1t和底宽度W1b变窄到等于或小于振荡体厚度T乘以0.8，来增加施加于振荡体E1上的电场强度。

如上所述，根据本发明的声音转换装置400包括在水平方向Da上一个接一个对齐的多个振荡体E51、E52、E53，以及电连接振荡体E51、E52、E53的多个导电体，由此，有可能消除包括用于电连接压电层的导电膜的需要，并在不增加波传播方向Dp对齐的压电层数量的情况下，增大施加于压电层的电信号的电场强度。

在如此构造的声音转换装置400中，可减少电信号的电场强度，即，施加于压电层的操纵电压。这意味着声音转换装置200结构简单，且可在低于传统声音转换装置的操纵电压下工作。

尽管已经给出并描述了本发明的特定实施例，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明精神和范围的下可以很明显地做出各种各样的改变和修改。

Claims (12)

1.一种用于在电信号和超声波之间进行转换的声音转换装置，包括：

多个振荡体，用于沿着波传播方向发射从电信号转换来的超声波；以及

多个导电体，每一个用于电连接所述振荡体；

多条信号线，用于输入要施加到相应的振荡体上的电信号；

每个所述振荡体包括一对压电层，该对压电层分别具有内表面和外表面，它们基本平行于所述波传播方向延伸，所述各个压电层的内表面彼此相对；

一对外部电极，分别保持与所述各个压电层的外表面相接触并与所述信号线电连接；以及

夹在所述压电层的所述内表面之间并保持与所述压电层的所述内表面接触的分隔电极，并电连接于所述信号线，由此

所述压电层分别产生电极化作用，电极化方向彼此相对且基本平行于与所述波传播方向相垂直的水平方向延伸，并在响应所述电信号而电场强度施加于所述外部电极与所述分隔电极之间时沿着波传播方向发射从电信号转换来的超声波。

2.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，每个所述振荡体具有相对于所述水平方向的宽度和相对于所述波传播方向的厚度，且所述宽度和所述厚度的比在从0.1到0.8的范围内。

3.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，所述压电层相对于所述电极化方向设置为镜像对称，且每个所述导电体可操纵以电连接所述水平方向上相邻的两个振荡体。

4.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，每个所述振荡体在基本平行于所述波传播方向和所述水平方向延伸的平面上取得的横截面为梯形形状。

5.如权利要求4所述的声音转换装置，其特征在于，每个所述振荡体具有彼此相对且基本平行于所述水平方向延伸的顶表面和底表面，相对于所述水平方向，每个所述振荡体具有沿着所述水平方向的顶宽度和沿着所述底表面的底宽度，顶宽度和厚度的比和底宽度和厚度的比都在0.1到0.8范围内。

6.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，每个振荡体具有基本平行于所述水平方向延伸的底表面，且还包括基本平行于所述水平方向延伸的支撑部分，该支撑部分保持与所述振荡体的所述底表面接触，以便使所述振荡体安装于其上。

7.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，每个所述振荡体具有基本平行于所述水平方向延伸且相对于所述底表面的顶表面，并还包括声匹配层，该声匹配层基本平行于所述水平方向延伸，并保持与所述振荡体的所述顶表面接触以便安装在所述振荡体上。

8.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，每个振荡体在所述水平方向上一个接一个一维对齐，以用于沿着与所述水平方向相垂直的波传播方向发射从电信号转换来的超声波，且每个所述导电体可操纵成电连接两个相邻的振荡体。

9.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，每个所述振荡体具有相对于与所述水平方向和所述波传播方向垂直的纵向的长度，且所述振荡体在所述水平方向上和所述纵向上一个接一个对齐。

10.如权利要求9所述的声音转换装置，其特征在于，所述长度和所述厚度的比在0.1到0.8的范围内。

11.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，所述压电层由横向机电耦合系数等于或大于35％的材料制成。

12.如权利要求1所述的声音转换装置，其特征在于，所述压电层由锆钛酸铅陶瓷的材料制成。

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