[发明专利]一种具有定量振幅反馈系统的超声波换能器

说明书

技术领域

本发明涉及超声波设备，特别涉及具有定量振幅反馈系统的超声波换能器。

背景技术

现有的超声波发射系统中，最核心的部件就是驱动电源和换能器。其工作原理是：驱动电源发出高频高功率激励电流，驱动换能器振动发射出超声波。换能器或直接发射超声波，或推动变幅杆、发射头，最后由发射头发射出超声波。决定超声波发射强度的是发射头的振幅。振幅越大超声波越强。流过换能器的电流越大，或施加在换能器上的激励电压越高，换能器振动越强烈，振幅也就越大。

在绝大多数的情况下，这样的工作过程是单向的。也就是说，驱动电源决定了换能器振幅的大小。但到底振幅有多大是不清楚的，如要将振幅控制在一个预设的范围内也很难如愿。因为现有的换能器是一个被动的部件，它没有相应的振幅反馈机制，所有的信息都是间接的。也有通过在换能器上面粘贴压电陶瓷，在压电陶瓷的两极焊上引线接入到驱动电源。当换能器振动时压电陶瓷会输出电信号，这个压电陶瓷就相当于简易的振动传感器。但这样的传感器只能够定量地检测换能器的振动。而且因为是有线的，使用起来很不方便。

如果能够随时随地，直接定量测量到换能器的振幅。并且把振幅的信息反馈给驱动电源，让驱动电源及时作出调整，那么对于超声波设备的控制就是一个巨大的进步。在利用超声波设备生产产品的过程中，就能够大大提高最终产品的质量稳定性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种具有定量振幅反馈系统的超声波换能器。

为解决技术问题，本发明采用的技术方案是：

提供一种具有定量振幅反馈系统的超声波换能器，是在换能器上嵌入了振幅检测器；该振幅检测器是下述形式中的任意一种：

(1)振幅检测器包括通过导线依次连接的电压发生片、整流电路、加速度传感器、存储电路和无线发射电路；或

(2)振幅检测器包括通过导线依次连接的无线收发电路、整流电路、加速度传感器和存储电路，所述的无线收发电路具有对外发送振幅信号和接收射频信号以实现供电的双向功能。

本发明中，所述振幅检测器设于换能器的前盖板、后盖板或后端螺帽内。

本发明中，所述电压发生片是压电陶瓷器件。

本发明中，所述振幅检测器具有一个外壳，振幅检测器的各部件均装设在外壳内。

本发明中，换能器上设有安装孔，所述振幅检测器置于安装孔内，并用环氧树脂灌封以实现与换能器合为一体。

本发明中，所述安装孔的形状为内部大开口小，内壁设有沟槽。

本发明还进一步提供了一种基于前述超声波换能器的具有定量振幅反馈系统的超声波发射系统，包括驱动电源；该超声波发射系统还包括与所述振幅检测器内部的无线发射电路或无线收发电路相匹配的无线接收电路，该无线接收电路通过导线接至驱动电源的控制芯片。

本发明中，所述驱动电源的控制芯片与存储芯片连接。

本发明中，该超声波发射系统还包括与所述振幅检测器内部无线收发电路相配合的非接触式射频发生器；该非接触式射频发生器通过导线接至驱动电源，并由驱动电源实现供电。

发明原理描述：

本发明的核心技术和创新之处是：在换能器内部植入一个振幅检测器。在驱动电源内部设置相匹配的无线接收电路的模块。在超声波系统工作时(即换能器振动时)，振幅检测器随时检测换能器的振幅，并实时以无线的方式发送出去。驱动电源根据检测到的振幅信号，实时对驱动电路的功率作出调整。这样就可以保证换能器的振幅始终处于受控状态，不至于超出事先设定的最佳振幅，并且能确保该振幅数值的稳定。

本发明中，振幅检测器由电压发生片、整流电路、加速度传感器、存储电路、无线发射电路构成。电压发生片是压电陶瓷器件，能够在振动时产生电荷。在这里它起一个电池的作用，而且这个电池不需要充电，也不会失效。只要换能器产生振动了就能够发电，换能器若停止振动就停止发电。整流电路把电压发生片产生的电流整流成加速度传感器能够使用的稳定的直流电。加速度传感器能够直接感应换能器的振动，并输出相应的电信号。存储电路能够存储换能器的原始参数、匹配要求、振幅信息，等等。无线发射电路把接收到的振幅信号发射给位于驱动电源内的无线接收电路。无线接收电路再将该信号传递给控制芯片，以实现后续的监控。