[发明专利]一种电容式环形动态聚焦空耦超声换能器

权利要求书

1.一种电容式环形动态聚焦空耦超声换能器，包括金属基底(1)，金属基底(1)上表面通过加工有粗糙空穴(2)，粗糙空穴(2)覆盖有聚合物薄膜(3)，聚合物薄膜(3)上表面镀有电极(4)；其特征在于，金属基底(1)由多个环形阵元(11)构成，各个环形阵元(11)分别连接相控阵延时激励电路(12)的一端，相控阵延时激励电路(12)的另一端与偏置电压电路(6)的一端连接，偏置电压电路(6)的另一端分别连接电极(4)和地线(8)；其中，

多个环形阵元(11)形成环形聚焦相控阵，用于发射声波；偏置电压电路(6)用于通过静电作用使聚合物薄膜(3)与金属基底(1)贴紧构成粗糙空穴(2)；相控阵延时激励电路(12)用于对各个环形阵元(11)进行激励并产生多个偏置信号，多个偏置信号与偏置电压电路混合形成所述超声换能器的激励信号。

2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述多个环形阵元(11)数量为2ⁿ，所述n为自然数。

3.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述聚合物薄膜(3)由柔性绝缘材料构成。

4.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述电极(4)的材料为低电阻率导电材料。

5.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，通过将所述金属基底(1)表面机械加工、激光打孔或刻蚀或化学腐蚀获得粗糙凹槽或空槽；并通过所述偏置电压电路(6)和所述电极(4)将所述金属基底(1)与聚合物薄膜(3)贴近，形成所述粗糙空穴(2)。

6.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述多个环形阵元(11)之间填充绝缘材料(10)；所述绝缘材料(10)为环氧树脂、PVC或尼龙材料中的一种，用于在各环形阵元(11)与电极(4)间形成电磁隔离以及隔离多个环形阵元间的机械振动或声耦合。

7.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述偏置电压电路(6)和所述相控阵延时激励电路(12)部分或全部集成在所述超声换能器外部，通过电缆与所述超声换能器连接。

8.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述相控阵延时激励电路(12)为超声相控阵仪器或多通道信号发生器。

9.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述多个环形阵元(11)中各个环形阵元的面积相同；各个环形阵元之间的间距相同。

10.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征在于，所述超声换能器辐射声场的中心频率范围为20kHz～2MHz。