CN200976675Y - 用于电声换能器的铁电振膜 - Google Patents
用于电声换能器的铁电振膜 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供一种用于电声换能器的铁电振膜，其包括铁电薄膜、作为电极的顶层金属薄膜及底层金属薄膜，所述顶层金属薄膜及底层金属薄膜分别紧密贴合于铁电薄膜的上、下表面，其中，所述铁电振膜下填充弹性材料而成拱形，所述拱形结构边缘设固定结构。本实用新型用于电声换能器的铁电振膜可手动做成拱形结构，适于生产。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及一种电声换能器振膜，尤其涉及一种可大量用于电声、水声、医疗仪器等领域的利用铁电体作为声→电或电→声转换器件的振膜主体。
【背景技术】
压电材料具有力、电信号耦合特性，可用于力、电信号的相互转换，铁电材料为压电材料中的一种，具压电特性，而且铁电材料的压电常数远大于普通的压电材料。铁电材料又分很多种类别，其中以铁电陶瓷材料的压电常数和机电耦合系数最优，然而却有易碎和难以加工成各种形状的缺点；而柔顺性和机械加工性能良好的铁电聚合物其压电常数和机电耦合系数义很差。
目前采用由铁电陶瓷(如：锆钛酸铅(PZT)、钛酸铅(Pb TiO3)、钛酸钡(BaTiO3)等)和聚合物(如聚偏氟乙烯(PVDF)、环氧树脂、聚氯乙烯(PVC)、聚苯硫醚(PPS)等)组成的铁电复合材料，其兼具铁电陶瓷和聚合物的优点，既具良好的柔顺性和机械加工性能，又具较高的压电常数和机电耦合系数，且它的阻抗容易和皮肤、水匹配，可大量用于电声、水声、医疗仪器等领域。铁电陶瓷在复合材料中的体积比例在0.60～0.70之间，铁电薄膜的厚度在20μm至200μm之间。
如图1所示，对铁电薄膜10在y方向(薄膜厚度方向)极化，振动使铁电薄膜10在x方向(薄膜面积方向)发生形变Sx，引起y方向产生电位Dy，且Dy与Sx成线性关系——Dy＝eyxSx，其中eyx为线性系数，这样完成了声到电的转化。同理，利用逆压电效应，在y方向上加电信号后，铁电薄膜10也会在x方向的发生形变(Sx＝dyxEy，其中dyx为线性系数)，完成从电到声的转化。
利用上述结构可以实现结构简单、高性能的可用于许多领域的压电型电声换能器件。
目前常用的铁电振膜常为悬臂式结构，所述悬臂式铁电振膜必须做得尺寸很小才能满足频率要求，不适用于实际的生产条件。
【实用新型内容】
本实用新型所需要解决的技术问题在于提供一种用于电声换能器的铁电振膜，其具有较高灵敏度和声输出品质，且适于生产。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：提供一种用于电声换能器的铁电振膜，其包括铁电薄膜、作为电极的顶层金属薄膜及底层金属薄膜，所述顶层金属薄膜及底层金属薄膜分别紧密贴合于铁电薄膜的上、下表面，其中，所述铁电振膜下填充弹性材料而成拱形，所述拱形结构边缘设固定结构。
所述用于电声换能器的铁电振膜的固定结构为膜环。
所述用于电声换能器的铁电振膜的弹性材料为泡沫材料。
与现有技术相比较，本实用新型用于电声换能器的铁电振膜的主要优势在于其受环境(如温度、湿度、外来物质的污染等)的影响较小且结构简单，同时它可以集声→电换能与电→声换能功能于一体，适于生产。
【附图说明】
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1是铁电振膜原理图。
图2是本实用新型用于电声换能器的铁电振膜的结构示意图。
图3是本实用新型用于电声换能器的铁电振膜的俯视示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1、图2及图3，本实用新型用于电声换能器的铁电振膜1为顶层金属薄膜11、铁电薄膜10、底层金属薄膜12组合而成，顶层金属薄膜11及底层金属薄膜12分别紧密贴合于铁电薄膜10的上、下表面。金属薄膜11、12相对于铁电薄膜10其厚度要薄的多，它们对铁电振膜1的影响非常小，其主要起到作为电极的作用，采用原理为压电材料的横向压电效应。
本实用新型用于电声换能器的铁电振膜1呈拱形振膜结构，所述铁电振膜1的拱形边缘通过膜环2固定。所述铁电振膜1的拱形下方填充有泡沫材料3，所述泡沫材料3可支撑铁电振膜1的拱形结构，选用的泡沫材料3具有良好的弹性，其对铁电振膜1振动时产生的影响小。
当声音传到铁电振膜1上时，引起铁电振膜1的拱形上下振动，而拱形边缘通过膜环2固定，振动造成铁电振膜1面积的大小发生变化(即发生形变Sx)，在铁电振膜1两侧产生电信号(即在厚度方向产生电位Dy)，从而完成声-电转换功能。由于铁电的电-声(声-电)转换器是高阻抗的，信号微弱，因此还应该辅以阻抗变换及放大电路，但此技术在此不做详细介绍。
制作铁电薄膜时，将聚合物溶解于某种溶剂中，加入铁电陶瓷粉，使微粉均匀分布，待有机溶剂挥发后采用热轧工艺制成薄膜，或采用Sol-Gel凝胶法，通过甩胶在基片上形成薄膜，可以根据具体情况选择制膜工艺。作好铁电薄膜后采用真空镀膜工艺对其两面镀上很薄的金属电极。
本实用新型用于电声换能器的铁电振膜1利用铁电材料显著高于普通压电材料的压电系数，即优异的力电耦合性能，可使换能器具更高灵敏度和声输出品质；另外，将铁电振膜1结构设计为拱形结构，拱形下填充泡沫材料3将铁电振膜1支撑而成拱形，再将拱形边缘固定，可手动做成拱形适于生产。
本实用新型用于电声换能器的铁电振膜1的拱形边缘也可用其他固定方式，而泡沫材料3也可为其他对振动无影响的弹性材料。
Claims (3)
1.一种用于电声换能器的铁电振膜，其包括铁电薄膜、作为电极的顶层金属薄膜及底层金属薄膜，所述顶层金属薄膜及底层金属薄膜分别紧密贴合于铁电薄膜的上、下表面，其特征在于：所述铁电振膜下填充弹性材料而成拱形，所述拱形结构边缘设固定结构。
2.如权利要求1所述的用于电声换能器的铁电振膜，其特征在于：所述固定结构为膜环。
3.如权利要求1所述的用于电声换能器的铁电振膜，其特征在于：所述弹性材料为泡沫材料。
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| CN 200620016453 CN200976675Y (zh) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | 用于电声换能器的铁电振膜 |
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| CN 200620016453 CN200976675Y (zh) | 2006-12-13 | 2006-12-13 | 用于电声换能器的铁电振膜 |
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| CN200976675Y true CN200976675Y (zh) | 2007-11-14 |
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|---|---|
| CN (1) | CN200976675Y (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101546965B (zh) * | 2009-04-30 | 2011-01-26 | 厦门大学 | 基于mems的平面振动双螺旋压电换能器 |
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2006
- 2006-12-13 CN CN 200620016453 patent/CN200976675Y/zh not_active Expired - Fee Related
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| GR01 | Patent grant | ||
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Owner name: SHENZHEN HORN ACOUSTICS CO., LTD. Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: SHENZHEN HORN ELECTROACOUSTIC TECHNOLOGY CO., LTD. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
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