[发明专利]一种自聚焦超声换能器、扫地机器人及声阻抗计算方法

权利要求书

1.一种自聚焦超声换能器，其特征在于，包括：

支撑件，所述支撑件的底部设有凹球面，所述凹球面的周围围设有环形平面，所述支撑件的上端设有连接接头；

交联聚丙烯压电驻极体薄膜，所述交联聚丙烯压电驻极体薄膜的上下表面均印刷有导电银浆并覆在所述凹球面内；

屏蔽线，所述屏蔽线的一端与所述交联聚丙烯压电驻极体薄膜的下表面边缘连接，另一端与所述连接接头连接作为正极；

银膜，所述银层镀在所述支撑件表面，将所述交联聚丙烯压电驻极体薄膜的上表面与所述连接接头连接作为负极。

2.如权利要求1所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，所述支撑件的侧壁设有固定缝，所述屏蔽线固定于所述固定缝。

3.如权利要求1所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，所述支撑件外形为圆柱状，所述支撑件的半径为6mm，高度为20mm。

4.如权利要求3所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，所述凹球面的曲率半径为10mm，开口半径为4mm。

5.如权利要求1所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，所述支撑件的顶部设有固定所述连接接头的固定腔。

6.如权利要求5所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，所述连接接头通过环氧胶水固定于所述固定腔。

7.如权利要求6所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，所述支撑件内部设有与所述固定腔连通的中空腔。

8.如权利要求1所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，所述连接接头为BNC接头或SMA接头。

9.一种扫地机器人，包括本体，其特征在于，所述本体底部装配有如权利要求1-8任一所述的自聚焦超声换能器。

10.一种声阻抗计算方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一所述的自聚焦超声换能器，其特征在于，包括以下步骤：

S10、将采集到的时间——幅值信号转换为距离——幅值信号，选定i个距离间隔，取出间隔内的回波的极大值A_i与对应传播距离d_i；

S20、对A_i和d_i进行指数拟合，得到超声衰减公式y＝A·e^-β·d＝A·r·e^-α·d，并得到声压反射系数r＝e^(α-β)·d；其中，y为超声衰减系数，β为拟合所得的衰减系数，d为两次回波间的距离差，r为无量纲单位，α为换能器激发频率下空气中的衰减系数；

S30、根据声压反射系数公式得到其中，Z₁为空气声阻抗，Z₂为反射物声阻抗。