[实用新型]一种超声测距探头

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及电能转化为声能的装置，主要是一种超声测距探头。

背景技术

传统的空气用超声测距换能器的设计方法有：径向辐射通过锥面反射，形成特定指向性的圆管换能器；辐射面粘接尼龙板和空气孔腔匹配层的纵振换能器。

第一种换能器在频率较高时要求陶瓷管的直径较小，同时为了降低换能器的机械品质因数通常陶瓷管的管壁又较薄，这就使得陶瓷管的功率容量较小同时制作上存在一定难度，该换能器一般适宜设计成20kHz左右。第二种换能器工作在十几kHz到二十几kHz时，能发射较强功率且接收性能良好，但由于特有的孔腔设计在环境比较恶劣尤其是尘埃较多的时候，容易出现孔被堵塞的状况，因而影响其声性能，同时由于其多层结构，制作工艺相对复杂，成本较高。

发明内容

本实用新型要解决上述现有技术的缺点，提供一种瞬态响应较短、发射能量较高、接收性能良好、制作简便、成本低廉的超声测距探头。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案：这种超声测距探头，主要包括压电陶瓷圆片、空气用匹配层、灌注层、外壳、屏蔽层和校准杆，压电陶瓷圆片和空气用匹配层相互粘接构成超声换能器，压电陶瓷圆片和空气用匹配层的外面包裹有灌注层，屏蔽层设置在外壳的内壁中，屏蔽层和灌注层相互粘接。

所述的校准杆为两根竖杆加一根横杆的“U”型结构，与换能器辐射面相垂直，在外壳边缘对称固定。

所述的压电陶瓷圆片、空气用匹配层、灌注层、外壳和屏蔽层均为中心旋转对称结构。

所述的屏蔽层为一边带粘接剂的铜膜与换能器负极连接。

本实用新型有益的效果是：本实用新型具有结构简单、体积小巧，占用空间小，可施加大功率、电声效率高、制作简便、成本低廉等特性。

附图说明

图1是本实用新型主视结构示意图；

附图标记说明：1-压电陶瓷圆片，2-空气用匹配层，3-灌注层，4-外壳，5-屏蔽层，6-校准杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

如图所示，这种超声测距探头，主要包括压电陶瓷圆片1、空气用匹配层2、灌注层3、外壳4、屏蔽层5和校准杆6，压电陶瓷圆片1和空气用匹配层2相互粘接构成超声换能器，压电陶瓷圆片1和空气用匹配层2的外面包裹有灌注层3，灌注层3采用去耦材料对换能器进行振动衰减和阻尼作用。屏蔽层5为一边带粘接剂的铜膜与换能器负极连接，并设置在外壳4的内壁处，可起到对电磁屏蔽的作用。屏蔽层5和灌注层3相互粘接。

所述的校准杆6为两根竖杆加一根横杆的“U”型结构，与换能器辐射面相垂直，在外壳4边缘对称固定起到声速校准的作用

所述的压电陶瓷圆片1、空气用匹配层2、灌注层3、外壳4和屏蔽层5均为中心旋转对称结构即为圆形。

工作原理：电信号施加于压电陶瓷圆片1上，通过空气用匹配层2将声能有效辐射入空气中。采用压电陶瓷圆片1作为驱动元件，在压电陶瓷圆片表面粘贴特性阻抗较低介于压电陶瓷与空气阻抗之间的空气匹配层2，该空气匹配层2材料采用环氧加玻璃微珠粉均匀混合经固化而成，其密度为862，杨氏模量为2.5067e9。通过空气匹配层2一方面起到拓宽压电换能器工作频带的作用；同时起到空气与换能器辐射头即陶瓷表面间阻抗匹配的作用。另外通过灌注层3的阻尼衰减作用，降低换能器的瞬态响应；在换能器与支撑壳体之间灌注了灌注层3(去耦材料)703硅胶，另外为消除电磁干扰，将屏蔽层5与电缆屏蔽层相连。为了克服空气中固体颗粒以及空气湿度对换能器声速的影响，须在探头辐射头前端约300mm以外处增加声速校准杆6。

该实用新型结构简单，制作方便，可广泛应用于超声测距领域，通过调节压电陶瓷片、匹配层尺寸可调节谐振频率等相关电声参数。

除上述实施例外，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。