[发明专利]一种高带宽的超声换能器及其制备方法

权利要求书

1.一种高带宽的超声换能器，其特征在于，包括匹配层(1)、背衬层(2)、多个阵列排布的压电阵元(3)、以及用于超声声束聚焦的声透镜(4)，所述压电阵元(3)设有第一电极面(31)和呈平面设置的第二电极面(32)，所述第二电极面(32)为发射面、与极化方向垂直，所述第一电极面(31)和第二电极面(32)之间的间距规律变化，所述背衬层(2)、压电阵元(3)、匹配层(1)、声透镜(4)顺序设置，所述第一电极面(31)贴于背衬层(2)设置，所述第二电极面(32)贴于匹配层(1)设置，所述第一电极面(31)为斜面，所述第一电极面(31)和第二电极面(32)之间的间距自压电阵元(3)的一端向压电阵元(3)的另一端逐渐均匀变化，所述背衬层(2)、压电阵元(3)、匹配层(1)、声透镜(4)自内向外同轴设置，所述声透镜(4)向外凸起设置，多个所述压电阵元(3)呈环形阵列，多个所述压电阵元(3)呈360°圆环形阵列，所述第一电极面(31)为弧形凹面，若干所述弧形凹面的中心线相交于一交点，所述交点位于圆环形的中心轴线，所述匹配层(1)至少为两层，所述匹配层(1)为柔性可弯曲结构，所述匹配层(1)的厚度可随着压电阵元3厚度的变化而改变。

2.根据权利要求1所述的高带宽的超声换能器，其特征在于，所述第一电极面(31)和第二电极面(32)之间的间距自压电阵元(3)中心向压电阵元(3)两端对称变化。

3.根据权利要求2所述的高带宽的超声换能器，其特征在于，所述第一电极面(31)为弧形凹面，所述第一电极面(31)和第二电极面(32)之间的间距自压电阵元(3)中心向压电阵元(3)两端对称均匀增加。

4.根据权利要求1至3任一项所述的高带宽的超声换能器，其特征在于，所述背衬层(2)、压电阵元(3)、匹配层(1)、声透镜(4)自下而上设置，所述声透镜(4)向上凸起设置，多个所述压电阵元(3)线性阵列。

5.一种高带宽的超声换能器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.将多个压电块阵列粘接于匹配层(1)；

S20.在步骤S10后，打磨压电块远离匹配层(1)的侧面，并重新附电极；

S30.在步骤S20后，沿压电块厚度变化方向进行切割获得压电阵元(3)，压电块的打磨面为第一电极面(31)，压电块与匹配层(1)粘接的粘接面为第二电极面(32)；

S40.在步骤S30后，引出压电阵元(3)的信号线与地线，并弯曲匹配层(1)和压电阵元(3)成环形结构；

S50.在步骤S40后，对所述环形结构内侧浇筑背衬层(2)，在所述环形结构外周设置声透镜(4)。

6.根据权利要求5所述的高带宽的超声换能器的制备方法，其特征在于，所述压电块制作材料选自1-3复合材料、2-2复合材料、PZT压电陶瓷中的一种或几种的组合。