CN1468663A - 高稳定性超声换能器及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

一种高稳定性超声换能器，在前振动块与后振动块之间设置有内套装有绝缘环的压电陶磁片和电极片，通过双头螺栓将前振动块与后振动块相联接，在前振动块上加工或制作有前振动稳定槽，后振动块上加工或制作有后振动稳定槽，压电陶磁片的外围设置有防水保护层。其制备工艺为：前振动块和后振动块以及双头螺栓按常规热处理工艺进行热处理，然后按常规工艺进行装配，最后在压电陶磁片和电极片的外围涂上防水保护层。

Description

高稳定性超声换能器及其制备工艺

技术领域

本发明属于完成一般机械作业用的亚声频、声频或超声频机械振动的产生或传递的方法或设备技术领域，具体涉及到用亚电效应或用电致伸缩工作的产生亚声频、声频或超声频机械振动的方法或设备。

背景技术

目前现有的超声换能器是用单头普通螺纹螺栓将前振动块与后振动块联接起来，在前振动块与后振动块之间安装有压电陶瓷片和电极。单头普通螺纹螺栓，螺栓的螺距大，抗拉强度低，紧固力小，造成压电陶瓷片受力不均匀，影响换能器整体刚性，出现振动波在多界面相互反射，同心度差。

上述超声换能器的前振动块和后振动块上没有加工或制作振动稳定槽，使得超声换能器在加预应力时前振动块和后振动块被拉起，前振动块和后振动块中心与边缘不平整，使得压电陶磁片受力不均匀，出现界面空气层，增大了振动衰减，同时超声换能器在大振幅工作时易损坏压电陶磁片。

上述超声换能器的压电陶磁片外围没有安装防潮保护层，水和空气中的水份很容易进入超声换能器的压电陶磁片，使得超声换能器的压电陶磁片绝缘强度降低，引起短路，功率下降，以致不能正常工作。

超声换能器的传统工艺是前振动块和后振动块以及单头螺栓在机加工好后不进行热处理，直接装配使用，这种制作工艺，使得上述零件的硬度较低，内部微结构分布不均匀，造成换能器内耗发热很高，同时影响声波传播衰减系数增大，以及前振动块和后振动块端面的加工平整度，螺栓强度较低，不能承受较大的预应力，换能器的整体刚度较低。

由于上述原因，使得换能器在大功率、长时间运行时，内耗发热较大，影响到其它参数的变化、频率漂移较大、功率降低、稳定性变差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题以及解决其技术问题采用的技术方案是：在前振动块与后振动块之间设置有内套装有绝缘环的压电陶磁片和电极片，通过双头螺栓将前振动块与后振动块相联接，在前振动块上加工或制作有前振动稳定槽，在后振动块上加工或制作有后振动稳定槽，在压电陶磁片的外围设置有防水保护层。

本发明的双头螺栓为细螺纹双头螺栓。本发明的前振动块上的前振动稳定槽加工或制作在前振动块的后端面上，后振动块上的后振动稳定槽加工或制作在后振动块的前端面上。本发明的防水保护层为液体橡胶。

本发明的后振动稳定槽为环形槽，加工制作在后振动块的前端面的中心位置上，前振动稳定槽为环形槽，加工制作在前振动块的后端面的中心位置上。

本发明的液体橡胶为硅橡胶。

本发明所要解决的技术问题以及解决其技术问题采用的另一技术方案是：前振动块和后振动块以及双头螺栓加工或制作好之后，按常规热处理工艺进行热处理，然后按常规工艺将后振动块、压电陶磁片、电极片、前振动块、绝缘环用双头螺栓进行装配，最后在压电陶磁片和电极片的外围涂上防水保护层。

本发明与现有的超声换能器相比，采用了细螺纹双头螺栓将前振动块和后振动块相联接，提高了螺杆的抗拉强度和抗疲劳强度，使压电陶磁片受力均匀，提高了超声换能器的整体刚性和转换效率，消除了振动层间的相互反射。在前振动块、后振动块的内侧加工有振动稳定槽，消除了加预力时前振动块和后振动块被拉紧现象，保证前振动块和后振动块的中心与边沿的平整性，压电陶磁片受力均匀，层间紧密结合，提高了超声波换能器的整体刚性。在压电陶磁片外涂有防水保护层，防止水份进入压电陶磁片内，提高了压电陶磁片的绝缘强度。双头螺栓、前振动块、后振动块加工好经过热处理，消除了加工成形时的残留应力，提高了材料的硬度和内部微结构的均匀分布，降低了超声换能器的内耗发热，提高了前振动块和后振动块端面的平整度，使前振动块和后振动块与压电陶瓷片更紧密结合，提高了超声波换能器的整体刚性和功率以及稳定性。

附图说明

图1是本发明一个实施例的剖视图。

图2是图1的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

在图1、2中，本实施例的高稳定性超声换能器是由后振动块1、压电陶磁片2、电极片3、前振动块4、双头螺栓5、705硅橡胶层7、绝缘环8联接构成，705硅橡胶层7为防水保护层的一个实施例。

本发明的双头螺栓5为细螺纹双头螺栓，在双头螺栓5的外围套装有绝缘环8，绝缘环8的外围套装有两块压电陶磁片2，两块压电陶磁片2之间安装有一片电极片3，双头螺栓5的后端安装有后振动块1、前端安装有前振动块4，在压电陶磁片2与前振动块4之间还安装有另一片电极片3。本发明采用的细螺纹双头螺栓，提高了螺栓的抗拉强度和抗疲劳强度，使压电陶磁片3受力均匀，提高了超声换能器的整体刚性和转换效率，消除了振动层间的相互反射。本实施例前振动块4的后端面中心位置上加工或制作有前振动稳定槽6，前振动稳定槽6为环形槽，后振动块1的前端面中心位置上加工或制作有后振动稳定槽9，后振动稳定槽9为环形槽。前振动稳定槽6和后振动稳定槽9消除了加预力时前振动块4和后振动块2被拉紧现象，保证前振动块4和后振动块1的中心与边沿的平整性，压电陶磁片2受力均匀，层间紧密结合，提高了本发明的整体刚性。在后振动块1的后端面上加工或制作有扭力口10，扭力口10用于采用工具将两块压电陶瓷片2和两片电极片3紧固在前振动块4与后振动块1之间。在两块压电陶瓷片2和两片电极片3的外围涂有705硅橡胶7，本实施例的705硅橡胶7也可采用704硅橡胶，还也可采用其它硅橡胶。由于在本发明的两块压电陶瓷片2和两片电极片3的外围涂705硅橡胶层7，防止水份进入压电陶磁片2内，提高了压电陶磁片2的绝缘强度。

本实施例的制备工艺如下：

在前振动块4的后端面的中心位置上加工前振动稳定槽6和中心螺孔，在后振动块1的前端面的中心位置上加工后振动稳定槽9和中心螺孔，在后振动块1的后端面上加工扭力口10，前振动块4和后振动块1以及双头螺栓5加工或制作好之后，按常规热处理工艺进行规热处理，然后按常规工艺将后振动块1、压电陶磁片2、电极片3、前振动块4、绝缘环8用双头螺栓5进行装配，最后在压电陶磁片2和电极片3的外围涂上705硅橡胶层7。双头螺栓5、前振动块4、后振动块1经过热处理，消除了加工成形时的残留应力，提高了材料的硬度和内部微结构的均匀分布，降低了超声换能器的内耗发热，提高了前振动块4和后振动块1端面的平整度，使前振动块4和后振动块1与压电陶瓷片2更紧密结合，提高了超声波换能器的整体刚性和功率以及稳定性。

Claims (5)

1、一种高稳定性超声换能器，在前振动块[4]与后振动块[1]之间设置有内套装有绝缘环[8]的压电陶磁片[2]和电极片[3]，通过联接件将前振动块[4]与后振动块[1]相联接，其特征在于：所说的联接件为双头螺栓[5]，在前振动块[4]上加工或制作有前振动稳定槽[6]，在后振动块[1]上加工或制作有后振动稳定槽[9]，在压电陶磁片[2]的外围设置有防水保护层。

2、按照权利要求1所述的高稳定性超声换能器，其特征在于：所说的双头螺栓[5]为细螺纹双头螺栓；所说的前振动块[4]上的前振动稳定槽[6]加工或制作在前振动块[4]的后端面上，后振动块[1]上的后振动稳定槽[9]加工或制作在后振动块[1]的前端面上；所说的防水保护层为液体橡胶。

3、按照权利要求1或2所述的高稳定性超声换能器，其特征在于：所说的后振动稳定槽[9]为环形槽，加工制作在后振动块[1]的前端面的中心位置上，前振动稳定槽[6]为环形槽，加工制作在前振动块[4]的后端面的中心位置上。

4、按照权利要求2所述的高稳定性超声换能器，其特征在于：所说的液体橡胶为硅橡胶。

5、一种高稳定性超声换能器的制备工艺，其特征在于：前振动块[4]和后振动块[1]以及双头螺栓[5]加工或制作好之后，按常规热处理工艺进行热处理，然后按常规工艺将后振动块[1]、压电陶磁片[2]、电极片[3]、前振动块[4]、绝缘环[8]用双头螺栓[5]进行装配，最后在压电陶磁片[2]和电极片[3]的外围涂上防水保护层。

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