[实用新型]用于超声波定向音响的超声波传感器阵列

说明书

技术领域

本实用新型涉及超声波定向音响技术领域，特别是指一种结构简单、使用方便，具有较高发射功率的超声波传感器阵列。

背景技术

人耳可感受的声音是无指向性的球面波，即以声源为中心呈球面向四周扩散，周围均能听到声音。由于超声波频率很高，所以方向性就相对要强，方向性即柬射性，人们利用此原理发明了超声波音响，由于超声波音响的指向性比较强，因此，只有特定区域的人才能听到音响发出的声音。

在超声波音响系统中，我们需要足够大功率的换能器件才能将超声波能量有效地发射到指定的空间中。以往的用于空气介质的超声波传感器往往单体功率不超过5W，在超声波音响系统中，我们往往需要几十瓦的能量转换器，这时，如果制造单体大功率空气介质超声波传感器受压电陶瓷、谐振器等影响是不现实的，最好的方法是用单体小功率探头组成超声波传感器阵列，在不改变音质的情况下，有效地增强了发射功率、增大超声波音响的音量。

实用新型内容

本实用新型提出一种用于超声波定向音响的超声波传感器阵列，解决了现有技术中超声波音响发射功率小的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：用于超声波定向音响的超声波传感器阵列，包括PCB板，所述PCB板上阵列布置有若干超声波探头，相邻的超声波探头之间等距离排布，相邻一排超声波探头之间错位布置，所述超声波探头上还设有用于起保护作用的防尘网和外壳，所述超声波探头位于所述外壳的内部。

作为一种优选的实施方式，所述防尘网、外壳与超声波探头之间均一一对应，所述外壳的外端开口并设有向内圈延伸的凸沿，所述防尘网位于所述外壳内，所述外壳内还设有将防尘网顶靠在凸沿上的支撑架，所述超声波探头位于支撑架内。

作为另一种优选的实施方式，所述外壳与支撑架均为中空的圆柱形，所述支撑架与外壳的内径尺寸相适配。

作为另一种优选的实施方式，所述外壳为与PCB板相对应的板型，所述外壳上开有与超声波探头一一对应的圆柱孔，所述圆柱孔内均设有所述的防尘网，所述外壳与PCB板相对固定，所述超声波探头嵌入所述圆柱孔内。

作为另一种优选的实施方式，所述超声波探头包括底座，所述底座上设有用于穿过PCB板的电极引脚，所述底座上通过硅橡胶安装有压电陶瓷，所述压电陶瓷具有固定的谐振频率；

还包括与压电陶瓷固定连接的谐振器，所述谐振器与压电陶瓷之间的谐振频率相匹配。

作为另一种优选的实施方式，所述谐振器上还粘贴有阻尼材料。

作为另一种优选的实施方式，所述压电陶瓷与谐振器之间经过环氧加固。

采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：该超声波传感器阵列利用若干阵列布置的超声波探头可以利用现有小功率超声波探头在同一块PCB 板上组成阵列，其中，阵列的形状、超声波探头的个数多少不受限制，为达到单位面积的最大功率，超声波探头之间的间距以最小为优(可直接接触)，而相邻一排超声波探头之间错位布置可以最大限度地提高超声波探头所覆盖的面积，在不改变音质的前提下，提高整体的发射功率，增大超声波音响的音量。

利用支撑架将防尘网顶靠在凸沿上，可以提高防尘网的牢固性，防止其出现松动的情况，而且超声波探头位于支撑架内，能够进一步提高超声波探头的安全性，防止其发生损坏的情况。

将支撑架与外壳均设置为中空的圆柱形，同时支撑架与外壳的内径尺寸相适配，能够保证支撑架的稳定性，使其在工作过程中不发生震动。

将外壳设置为一个整块的、与PCB板相对应的板型材，相当于整个超声波传感器阵列共用一套外壳、透声网，将更加节省成本，以及获得更薄的厚度。

超声波探头利用压电陶瓷将电能转换为超声波能量，而且压电陶瓷通过弹性的硅橡胶安装在底座上，既能起到固定的作用，又能防止底座的共振，谐振器与压电陶瓷之间具有相匹配的谐振频率能够实现超声波能量的聚焦。

粘贴在谐振器上的阻尼材料能够消除能量转换过程中谐振器所产生的余震，消除尖锐的刺耳声音，提高产品的性能和用户的体验。

谐振器与压电陶瓷之间经过环氧加固能够有效防止超声波探头工作在高电压情况下时谐振器的脱落，保证超声波传感器的正常工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。