CN207215138U - 超声波传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种超声波传感器，解决了现有技术中超声波传感器在使用时容易产生尖锐噪音的问题。该超声波传感器包括底座，所述底座上通过弹性件安装有压电陶瓷，所述压电陶瓷具有固定的谐振频率；还包括与压电陶瓷固定连接的谐振器，所述压电陶瓷与谐振器之间经过环氧加固，所述谐振器与压电陶瓷之间的谐振频率相匹配；所述谐振器上还粘贴有阻尼材料。本实用新型的超声波传感器结构简单、使用方便，能够获得更好的音质，消除在超声波定向音响使用普通超声波传感器时所产生的尖锐声音，以及为超声波定向音响获得更高的单位面积功率。
Description
技术领域
本实用新型涉及超声波传感器技术领域，特别是指一种结构简单、使用方便，能够有效消除尖锐噪音的超声波传感器。
背景技术
超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器，超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好，能够成为射线而定向传播等特点。超声波传感器可以对集装箱状态进行探测，可以应用于食品加工厂，实现塑料包装检测的闭环控制系统。超声波传感器对透明或有色物体，金属或非金属物体，固体、液体、粉状物质均能检测。在超声波定向音响中，常用超声波传感器作为终端的换能器件，其声音传输角度小，指向性好，但由于普通超声波传感器的金属喇叭谐振器在高压驱动时极易产生强烈的余震，导致在听觉上会有非常尖锐的刺耳声音，严重影响产品性能及用户体验。
实用新型内容
本实用新型提出一种超声波传感器，解决了现有技术中超声波传感器在使用时容易产生尖锐噪音的问题。
本实用新型的技术方案是这样实现的：超声波传感器，包括底座，所述底座上通过弹性件安装有压电陶瓷，所述压电陶瓷具有固定的谐振频率；
还包括与压电陶瓷固定连接的谐振器，所述压电陶瓷与谐振器之间经过环氧加固，所述谐振器与压电陶瓷之间的谐振频率相匹配；
所述谐振器上还粘贴有阻尼材料。
作为一种优选的实施方式，还包括圆柱形的外壳，所述外壳的一端开口并设有向内圈突出的台阶，所述外壳内还设有与其内径尺寸相适配的透声网，所述外壳内设有将所述透声网顶靠在所述台阶上的支撑架；
所述底座、压电陶瓷、谐振器均位于所述支撑架内。
作为另一种优选的实施方式，所述支撑架为圆柱形并与外壳的内径尺寸相适配。
作为另一种优选的实施方式，所述外壳的另一端设有盖板，所述盖板上开有通孔，所述底座上设有穿入所述通孔内的电极引脚。
作为另一种优选的实施方式，所述谐振器与压电陶瓷的谐振频率为40-80khz。
作为另一种优选的实施方式，所述弹性件为硅橡胶。
作为另一种优选的实施方式，所述透声网为超声波透声钢网。
作为另一种优选的实施方式，所述谐振器为铝制谐振器。
作为另一种优选的实施方式，所述谐振器的径向尺寸为6.8mm。
采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：该超声波传感器利用压电陶瓷能够将电能转换为超声波能量，而且压电陶瓷通过弹性件安装在底座上，既能起到固定的作用，又能防止底座的共振，谐振器与压电陶瓷之间具有相匹配的谐振频率能够实现超声波能量的聚焦，同时粘贴在谐振器上的阻尼材料能够消除能量转换过程中谐振器所产生的余震，彻底消除尖锐的刺耳声音，提高产品的性能和用户的体验，而且谐振器与压电陶瓷之间经过环氧加固能够有效防止超声波传感器工作在高电压情况下时谐振器的脱落，保证超声波传感器的正常工作。
将底座、压电陶瓷、谐振器等部件安装于支撑架内，同时利用支撑架将透声网顶靠在端部的台阶上，能够有效保护内部的器件不被损坏。
将支撑架设置为圆柱形并与外壳的内径尺寸相适配能够保证支撑架的稳定性，使其在工作过程中不发生震动。
透声网采用超声波透声钢网不仅能够保护内部的器件不被损坏，同时也能够达到一定的透声作用，不会影响声音的输出。
在超声波定向音响系统中，为了获得更窄的发声角度，我们需要同时改变压电陶瓷与谐振器，频率越高谐振器的尺寸必须越小，在谐振器的材质上来说，目前实验结果表明，铝制的谐振器更利于超声波能量的发射。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型一种实施例的结构示意图；
图中：1-底座；2-弹性件；3-压电陶瓷；4-谐振器；5-阻尼材料；6-外壳；7-台阶；8-透声网；9-支撑架；10-盖板；11-通孔；12-电极引脚。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
实施例：
如图1所示，为本实用新型超声波传感器的一种实施例，该传感器包括底座1，所述底座1上通过弹性件2安装有压电陶瓷3，弹性件2可选用硅橡胶，既能起到固定的作用，又能防止底座1的共振，所述压电陶瓷3具有固定的谐振频率(一般为40-80khz)，是将电能转换为超声波能量的核心转换元件。该实施例还包括与压电陶瓷3固定连接的谐振器4，能够实现超声波能量的聚焦，当谐振频率为40khz时，谐振器的径向尺寸为6.8mm，声音的发射角度为5°，为了防止超声波传感器工作在高电压情况下时谐振器4脱落，在该实施例中，谐振器4与压电陶瓷3之间的连接必须经过环氧加固，而且谐振器4与压电陶瓷3之间的谐振频率需要相匹配。在谐振器4上还粘贴有阻尼材料5，能够消除能量转换过程中谐振器4所产生的余震，彻底消除尖锐的刺耳声音，提高产品的性能和用户的体验。
在超声波定向音响系统中，为了获得更窄的发声角度，我们需要同时改变压电陶瓷3与谐振器4，频率越高谐振器4的尺寸必须越小，在谐振器4的材质上来说，目前实验结果表明，铝制的谐振器更利于超声波能量的发射。而且为了获得更大的机械震动幅度，在超声波传感器中我们选择厚度更大的压电陶瓷3将更有利于我们的电能到超声波能量的转换，同时单纯地改变压电陶瓷3的厚度对整个传感器的谐振频率影响不大。
另外，该实施例还包括起保护作用的外壳6，该外壳6呈中空的圆柱形，其一端开口并设有向内圈突出的台阶7，所述外壳6内还设有与其内径尺寸相适配的透声网6，以及将透声网6顶靠在台阶7上的支撑架8，支撑架8也是呈中空的圆柱形，其尺寸与外壳6的内径尺寸也相适配，以保证工作时不会发生震动。整个传感器的关键部件，例如底座1、压电陶瓷3、谐振器4等均位于支撑架9内。透声网6可以采用超声波透声钢网，不仅能够保护内部的器件不被损坏，同时也能够达到一定的透声作用，不会影响声音的输出。
在外壳6的另一端设有盖板10，所述盖板10上开有通孔11，所述底座1上设有穿入所述通孔11内的电极引脚12，以便将整个传感器进行安装固定。
本实用新型的超声波传感器结构简单、使用方便，能够获得更好的音质，消除在超声波定向音响使用普通超声波传感器时所产生的尖锐声音，以及为超声波定向音响获得更高的单位面积功率。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.超声波传感器，其特征在于：包括底座，所述底座上通过弹性件安装有压电陶瓷，所述压电陶瓷具有固定的谐振频率；
还包括与压电陶瓷固定连接的谐振器，所述压电陶瓷与谐振器之间经过环氧加固，所述谐振器与压电陶瓷之间的谐振频率相匹配；
所述谐振器上还粘贴有阻尼材料。
2.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：还包括圆柱形的外壳，所述外壳的一端开口并设有向内圈突出的台阶，所述外壳内还设有与其内径尺寸相适配的透声网，所述外壳内设有将所述透声网顶靠在所述台阶上的支撑架；
所述底座、压电陶瓷、谐振器均位于所述支撑架内。
3.如权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于：所述支撑架为圆柱形并与外壳的内径尺寸相适配。
4.如权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于：所述外壳的另一端设有盖板，所述盖板上开有通孔，所述底座上设有穿入所述通孔内的电极引脚。
5.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述谐振器与压电陶瓷的谐振频率为40-80khz。
6.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述弹性件为硅橡胶。
7.如权利要求2所述的超声波传感器，其特征在于：所述透声网为超声波透声钢网。
8.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述谐振器为铝制谐振器。
9.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于：所述谐振器的径向尺寸为6.8mm。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108613644A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-10-02 | 华东理工大学 | 一种极端环境下壁厚减薄测量的超声探头 |
| CN117664203A (zh) * | 2024-01-31 | 2024-03-08 | 成都楷模电子科技有限公司 | 一种新型高频率超声波传感器 |
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