[发明专利]一种超声环形阵列换能器及其制作方法

权利要求书

1.一种超声环形阵列换能器，包括支撑圆筒、背衬材料层、压电层和匹配材料层，背衬材料层呈环形并且设于支撑圆筒的外侧面上，压电层设于背衬材料层的外侧，其特征在于：所述压电层由沿支撑圆筒周向排列成环形阵列的多个压电阵元组成，相邻两个压电阵元之间具有切缝；匹配材料层呈环形并且包覆在各压电阵元及切缝外侧；各压电阵元的内侧面均与背衬材料层的外侧面粘结，各压电阵元的外侧面均与匹配材料层的内侧面粘结；各压电阵元的内侧面、外侧面上的电极分别连接地线、信号线。

2.根据权利要求1所述的超声环形阵列换能器，其特征在于：所述背衬材料层设于支撑圆筒前端部的外侧面上；各压电阵元的前端面处在背衬材料层前端面的前方，各压电阵元的后端面处在匹配材料层后端面的后方；各压电阵元内侧面的电极的前端部连接地线，各压电阵元外侧面的电极的后端部连接信号线。

3.根据权利要求1所述的超声环形阵列换能器，其特征在于：所述环形的匹配材料层由条状的匹配材料层弯曲而成，各压电阵元由条状的压电层切割而成。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超声环形阵列换能器，其特征在于：所述匹配材料层为单层材料结构；所述相邻两个压电阵元之间的切缝延伸至匹配材料层内部。

5.根据权利要求1-3任一项所述的超声环形阵列换能器，其特征在于：所述匹配材料层包括自内至外依次粘结的多个匹配材料子层；相邻的两个匹配材料子层中，处在内侧的匹配材料子层的特性声阻抗比处在外侧的匹配材料子层的特性声阻抗大；所述相邻两个压电阵元之间的切缝延伸至最外侧的匹配材料子层的内侧面上。

6.一种超声环形阵列换能器的制作方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）、将条状的匹配材料层和条状的压电层叠置并粘结在一起；

（2）、对压电层进行切割，将压电层切割成沿匹配材料层长度方向依次排列的多个压电阵元，相邻压电阵元之间具有切缝，切割后匹配材料层保持连续；

（3）、将背衬材料灌注于支撑圆筒的外侧面上，形成环绕在支撑圆筒外侧的背衬材料层；

（4）、将匹配材料层弯曲，使各压电阵元处在匹配材料层内侧，且将各压电阵元的内侧面与背衬材料层的外侧面粘结，使各压电阵元在支撑圆筒的周向上排列成环形阵列；

（5）、将各压电阵元的内侧面、外侧面上的电极分别连接地线、信号线，得到超声环形阵列换能器。

7.根据权利要求6所述的超声环形阵列换能器的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）中，在叠置匹配材料层和压电层时，使压电层的后端面处在匹配材料层的后端面后方；所述步骤（4）中，将各压电阵元粘结在背衬材料层的外侧面上时，使各压电阵元的前端面处在背衬材料层前端面的前方。

8.根据权利要求6或7所述的超声环形阵列换能器的制作方法，其特征在于：所述步骤（3）中，支撑圆筒采用金属材料制成；所述步骤（5）中，在各压电阵元内侧面上的电极表面涂导电材料并连接至支撑圆筒上，再将支撑圆筒与地线进行连接。

9.根据权利要求6或7所述的超声环形阵列换能器的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）采用的匹配材料层为单层材料结构；步骤（2）中切割压电层时，相邻两个压电阵元之间的切缝延伸至匹配材料层内部。

10.根据权利要求6或7所述的超声环形阵列换能器的制作方法，其特征在于：所述步骤（1）采用的匹配材料层包括自内至外依次粘结的多个匹配材料子层；相邻的两个匹配材料子层中，处在内侧的匹配材料子层的特性声阻抗比处在外侧的匹配材料子层的特性声阻抗大；步骤（2）中切割压电层时，相邻两个压电阵元之间的切缝延伸至最外侧的匹配材料子层的内侧面上。