[发明专利]一种超声换能器

说明书

本发明提供一种超声换能器，包括：压电层，所述压电层包括两个辐射面，所述压电层在收到电信号时能够同时向两个辐射面的方向发出超声波；匹配层，所述匹配层与一个所述辐射面连接；背衬台，所述背衬台的一侧面与所述压电层的另一个所述辐射面连接，所述背衬台沿远离所述压电层的方向呈缩口状，本发明的换能器相较于传统的换能器带宽更高，灵敏度更强，在保有原有功能的同时，降低了产品厚度。

技术领域

本发明涉及超声波检测领域，特别涉及一种超声换能器。

背景技术

超声换能器是实现声能与电能相互转换的器件。用来发生声波的换能器叫发生器。换能器处在发射状态时，将电能转换成机械能，再转换成声能。用来接收声波的换能器叫接收器。换能器处在接收状态时，将声能转换成机械能，再转换成电能。一般情况下，换能器既能用来发射，也能用来接收。本发明涉及的超声换能器为收发合置换能器。高灵敏度，高效率，小尺寸，大功率，宽频带的换能器是现在的发展方向。

在声波测井领域，一般所用的超声换能器频率在200-1MHz，常规的厚度向振动超声换能器依次由背衬、压电片、匹配层叠加构成，其振动模态为二分之一波长振动，但在较低频频段，常规换能器存在灵敏度低、带宽低的问题，无法满足无损检测高分辨率的需求。

工业超声领域解决带宽低的问题，往往采取匹配层技术。匹配层技术是在换能器的辐射面上粘贴一层或数层一定特性阻抗的匹配层材料，主要是通过产生双谐振或多谐振来拓宽带宽。另外能使换能器辐射面的阻抗与外界介质的声阻抗进行匹配，有利于声能的传输，从而达到拓宽带宽的效果，但这不能解决灵敏度低的问题，并且带宽拓宽效果有限，另一方面，传统的背衬需要增加自身厚度以保证吸声效果，从而增加了超声换能器的体积，降低了超声换能器的使用便利性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超声换能器，以解决现有技术中的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种超声换能器，包括：压电层，所述压电层包括两个辐射面，所述压电层在收到电信号时能够同时向两个辐射面的方向发出超声波；匹配层，所述匹配层与一个所述辐射面连接；背衬台，所述背衬台的一侧面与所述压电层的另一个所述辐射面连接，所述背衬台沿远离所述压电层的方向呈缩口状。

进一步地，钳定背衬层，所述钳定背衬层设于所述背衬台与所述压电层之间，所述钳定背衬层能够阻止所述压电层向所述钳定背衬层方向发出超声波。

进一步地，所述背衬台为圆台，所述圆台的纵截面的形状为等腰梯形。

进一步地，所述压电层在厚度方向上的振动模态为所述超声波的波长的四分之一。

进一步地，所述压电层的组成材料为压电陶瓷材料、压电单晶材料或压电陶瓷复合材料。

进一步地，所述匹配层的数量为多个，多个所述匹配层顺序叠置连接后与所述压电层的一个所述辐射面连接，沿远离所述压电层的方向所述匹配层的声阻抗逐级减小。

进一步地，所述压电层的横截面、所述钳定背衬层的横截面和所述匹配层的横截面的形状均相同。

进一步地，所述钳定背衬层的材质为钨或碳化钨。

进一步地，所述钳定背衬层的声阻抗大于所述压电层的声阻抗。

进一步地，所述等腰梯形的两腰的延长线的夹角为50度-70度。

分析可知，本发明公开一种超声换能器，本换能器相较于传统的换能器带宽更高，灵敏度更强，在保有原有功能的同时，降低了产品厚度。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。其中：

图1本发明一实施例的一种超声换能器的结构剖视示意图。