本發(fā)明涉及超聲換能技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲換能器的換能單元。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的超聲換能器一般包括殼體、一個(gè)或者多個(gè)壓電陶瓷元件和設(shè)置在殼體和壓電陶瓷元件之間的非固定填充層，其中，該非固定填充層是換能器散熱所需的重要組成部分，尤其是大超聲換能器，其產(chǎn)生的熱量較大，為了有效散熱，在壓電陶瓷元件與殼體之間必需設(shè)置用于散熱的非固定填充層，最常用的非固體填充層是油。

而在實(shí)際應(yīng)用中，油層等非固體填充層雖然對(duì)散熱起到一定的作用，但超聲波經(jīng)過油層等非固體填充層后會(huì)產(chǎn)生很大損耗，降低換能效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的是提供一種超聲換能器的換能單元，在不影響散熱的情況下，減少現(xiàn)有超聲換能器的換能單元超聲波損耗的問題。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超聲換能器的換能單元，包括：

銦鋼殼，所述銦鋼殼為密封結(jié)構(gòu)；

壓電陶瓷環(huán)，所述壓電陶瓷環(huán)包括所述壓電陶瓷環(huán)體，及分別設(shè)置在所述壓電陶瓷環(huán)體的內(nèi)側(cè)銀層和外側(cè)銀層；

所述壓電陶瓷環(huán)設(shè)置在所述銦鋼殼內(nèi)，且所述外側(cè)銀層緊貼所述銦鋼殼。

優(yōu)選地，所述銦鋼殼為包括蓋體和殼體，所述壓電陶瓷環(huán)設(shè)置在所述殼體內(nèi)，所述蓋體與所述殼體螺紋連接。

優(yōu)選地，在所述蓋體上還設(shè)有用于線路連接的航空插頭。

優(yōu)選地，還包括內(nèi)導(dǎo)電環(huán)，所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)為開放式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)的外側(cè)周長(zhǎng)大于壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)，在圓周方向上所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)覆蓋并緊貼所述壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)銀層。

優(yōu)選地，在所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)內(nèi)側(cè)還設(shè)有彈性絕緣保護(hù)環(huán)。

優(yōu)選地，所述彈性絕緣保護(hù)環(huán)為開放式環(huán)狀結(jié)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述彈性絕緣保護(hù)環(huán)的開放端與所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)的開放端錯(cuò)開設(shè)置。

優(yōu)選地，所述所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)的外側(cè)周長(zhǎng)與壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)之差為0.2-0.8mm。

優(yōu)選地，所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)的外側(cè)周長(zhǎng)與壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)之差為0.5mm。

優(yōu)選地，所述內(nèi)導(dǎo)電環(huán)為鈹青銅制成。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：本發(fā)明提供的超聲換能器的換能單元，包括密封的銦鋼殼和設(shè)置在所述銦鋼殼內(nèi)的壓電陶瓷環(huán)，其中，該壓電陶瓷環(huán)包括壓電陶瓷環(huán)體，以及分別設(shè)置在該壓電陶瓷環(huán)體內(nèi)的內(nèi)側(cè)銀層和壓電陶瓷環(huán)體外的外側(cè)銀層，且外側(cè)銀層緊貼銦鋼殼設(shè)置，在壓電陶瓷環(huán)與殼體之間去除了油介質(zhì)，提高了換能效率，同時(shí)壓電陶瓷環(huán)的外側(cè)銀層緊貼銦鋼殼，使壓電陶瓷環(huán)產(chǎn)生的熱量通過銦鋼殼散出，在不影響散熱的情況下，減少現(xiàn)有超聲換能器的換能單元超聲波損耗的問題，且該換能單元采用密封殼結(jié)構(gòu)，避免換能器在使用過程中有傳輸介質(zhì)進(jìn)入，另外銦鋼的熱膨脹系數(shù)小于壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)，因此隨著溫度的增高，壓電陶瓷環(huán)與銦鋼殼之間的貼合度更好，使換能單元的工作性能更穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一超聲換能器的換能單元分解狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一超聲換能器的換能單元剖面示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例一內(nèi)導(dǎo)電環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二超聲換能器的換能單元分解狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明實(shí)施例二超聲換能器的換能單元剖面示意圖。

圖中：1：壓電陶瓷環(huán)；2：內(nèi)導(dǎo)電環(huán)；3：彈性絕緣保護(hù)環(huán)；4：殼體；5：蓋體；51：航空插頭。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

如圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的超聲換能器的換能單元，包括密封的銦鋼殼和設(shè)置在所述銦鋼殼內(nèi)的壓電陶瓷環(huán)1，其中，該壓電陶瓷環(huán)1包括壓電陶瓷環(huán)體，以及分別設(shè)置在該壓電陶瓷環(huán)體內(nèi)的內(nèi)側(cè)銀層和壓電陶瓷環(huán)體外的外側(cè)銀層，且外側(cè)銀層緊貼銦鋼殼設(shè)置。

與傳統(tǒng)換能單元相比，本實(shí)施例中的壓電陶瓷環(huán)1與殼體之間去除了油介質(zhì)，提高了換能效率，同時(shí)壓電陶瓷環(huán)1的外側(cè)銀層緊貼銦鋼殼，使壓電陶瓷環(huán)1產(chǎn)生的熱量通過銦鋼殼散出，在不影響散熱的情況下，減少現(xiàn)有超聲換能器的換能單元超聲波損耗的問題，且該換能單元采用密封殼結(jié)構(gòu)，避免換能器在使用過程中有傳輸介質(zhì)(一般為水)進(jìn)入。

另外銦鋼的熱膨脹系數(shù)小于壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)，因此隨著溫度的增高，壓電陶瓷環(huán)1與銦鋼殼之間的貼合度更好，使換能單元的工作性能更穩(wěn)定。

為了方便組裝，優(yōu)選地，如圖1所示，銦鋼殼包括蓋體5和殼體4，具體地，殼體4為一端開口的筒狀結(jié)構(gòu)，所述壓電陶瓷環(huán)1設(shè)置在所述殼體4內(nèi)，蓋體5蓋合在殼體4上實(shí)現(xiàn)密封，優(yōu)選地，蓋體5殼體4螺紋連接。

為了方便多個(gè)換能單元串聯(lián)或并聯(lián)使用，如圖1所示，在蓋體5上設(shè)置航空插頭51，該航空插頭51一端位于蓋體5內(nèi)，分別利用線纜連接壓電陶瓷環(huán)1的正負(fù)極，另一端伸出蓋體5外，方便與其它換能單元連接，優(yōu)選地，航空插頭51在蓋體5的穿設(shè)處設(shè)有密封圈。

進(jìn)一步地，如圖1和圖2所示，在壓電陶瓷環(huán)1的內(nèi)側(cè)銀層外設(shè)置內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2包括內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2，其中內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2設(shè)置在壓電陶瓷環(huán)1的內(nèi)側(cè)，且內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2為開放式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，該內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2的外側(cè)周長(zhǎng)大于壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)，當(dāng)內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2的開放端對(duì)齊時(shí)，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，使內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2全面的更加貼緊壓電陶瓷環(huán)1的內(nèi)側(cè)銀層，并防止內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2從壓電陶瓷環(huán)2上脫落，使內(nèi)側(cè)銀層得到很好的保護(hù)。

如圖3所示是常態(tài)下內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)開放端壓在另一個(gè)開放端上，放置在壓電陶瓷環(huán)1內(nèi)，通過外力使其兩個(gè)開放端對(duì)齊設(shè)置。

由于壓電陶瓷環(huán)1材料較脆，為了避免壓電陶瓷環(huán)1破碎，綜合考慮安裝及內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2的固定穩(wěn)定性，優(yōu)選地，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2的外側(cè)周長(zhǎng)與壓電陶瓷環(huán)1的內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)之差為0.2-0.8mm，在該范圍內(nèi)，方便內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2安裝，且產(chǎn)生的預(yù)應(yīng)力足夠使內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2穩(wěn)定的固定在陶瓷環(huán)1的內(nèi)側(cè)，更優(yōu)選地，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)的外側(cè)周長(zhǎng)與壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)側(cè)周長(zhǎng)之差為0.5mm。

為了更好的保護(hù)和支撐內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2，如圖1和圖2所示，在內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2的內(nèi)側(cè)還設(shè)置彈性絕緣保護(hù)環(huán)3，該彈性絕緣保護(hù)環(huán)3全部覆蓋內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2的內(nèi)側(cè)，對(duì)內(nèi)導(dǎo)電環(huán)起到支撐保護(hù)的作用，進(jìn)一步防止內(nèi)導(dǎo)電環(huán)脫落

進(jìn)一步地，如圖1所示，為了安裝方便和支撐內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2，彈性絕緣保護(hù)環(huán)3為開放式環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且在安裝時(shí)，彈簧絕緣保護(hù)環(huán)3的開放端與內(nèi)導(dǎo)電環(huán)2的開放端錯(cuò)開設(shè)置，優(yōu)選地，兩者的開放端相對(duì)側(cè)設(shè)置。

其中，彈性絕緣保護(hù)環(huán)3的材料優(yōu)選為聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯樹脂、聚酰亞胺、聚碳酸酯或聚四氟乙烯，具有適當(dāng)彈性效果更好。

優(yōu)選地，內(nèi)導(dǎo)電環(huán)采用高導(dǎo)電性的鈹青銅材料制成。

實(shí)施例二

如圖4和圖5所示，本實(shí)施例二與實(shí)施例一基本相同，相同之處不再贅述，不同之處在于：殼體3為兩端均設(shè)有開口的筒狀結(jié)構(gòu)，在組裝時(shí)，將該筒狀的殼體4套設(shè)在壓電陶瓷環(huán)1的外側(cè)，然后將兩個(gè)蓋體5分別蓋合在殼體4的兩端。

優(yōu)選地，其中一個(gè)蓋體5上設(shè)置航空插頭。

綜上所述，本發(fā)明提供的超聲換能器的換能單元，在壓電陶瓷環(huán)與殼體之間去除了油介質(zhì)，提高了換能效率，同時(shí)壓電陶瓷環(huán)的外側(cè)銀層緊貼銦鋼殼，使壓電陶瓷環(huán)產(chǎn)生的熱量通過銦鋼殼散出，在不影響散熱的情況下，減少現(xiàn)有超聲換能器的換能單元超聲波損耗的問題，且該換能單元采用密封殼結(jié)構(gòu)，避免換能器在使用過程中有傳輸介質(zhì)進(jìn)入，另外銦鋼的熱膨脹系數(shù)小于壓電陶瓷的熱膨脹系數(shù)，因此隨著溫度的增高，壓電陶瓷環(huán)與銦鋼殼之間的貼合度更好，使換能單元的工作性能更穩(wěn)定。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。