[发明专利]一种超声换能器

说明书

本发明公开了一种超声换能器，该换能器结构包括：黄铜外壳以及在黄铜外壳内部由前向后依次是匹配层、环形电极层、压电元件、电极层、背衬层、环氧树脂层、导线以及部分在黄铜外壳里的SMA转接头。其特征在于，匹配层和压电元件之间的电极层采用环形铜箔电极，环形电极边上引出条形电极带，方便地线引线从侧面连接，避免地线在压电元件表面引线而导致换能器晶元不平整；环形结构能够使匹配层直接与环内压电元件接触，减少电极层结构对超声换能器器信号干扰，改善超声脉冲回波信号的信噪比。

技术领域

本发明涉及超声换能器技术领域，尤其涉及超声换能器电极层及匹配层设计方法。

背景技术

超声换能器作为无损检测技术的核心器件，具有高灵敏度、高分辨率的特点，采用超声换能器进行厚度测量时，其脉冲回波信号的好坏决定了厚度识别的精度，而换能器内部每一层结构都对最终探测性能产生很大的影响。为制作高精度探测的超声换能器，需对压电材料厚度进行打磨，因此压电材料表面需重新镀电极。

目前常用镀电极方式为离子溅射和刷银浆等方式，离子溅射法镀电极通过真空负压下溅射如金离子的方式在晶元表面镀膜，此方法工艺复杂、成本较高，且在添加匹配层后地线连接通常在电极层表面，影响匹配层平整度，导致换能器产生的脉冲回波信号杂波多、信噪比低，使得超声换能器探测精度低。

发明内容

因此，本发明针对压电材料表面电极引线导致超声换能器探测精度问题，提出采用环形电极从侧面引出条形带以便地线连接，避免电极层表面引线使得匹配层不平整，从而产生信号干扰；不仅如此，采用环形电极能够为匹配层与压电晶元直接接触提供方便，减少了电极层对探测信号的影响。

为了实现上述效果，本发明提出了一种超声换能器，所述换能器结构包括：黄铜外壳以及在黄铜外壳内部由底部向上依次同轴分布的匹配层、环形电极层、压电元件、电极层、背衬层、环氧树脂层、导线以及部分在黄铜外壳里的SMA转接头；所述SMA转接头通过第一导线连接到环氧树脂层上；

所述电极为铜箔环形电极，侧面有条形带的伸出部，所述条形带的伸出部与第二导线相连，所述第二导线另一端连接到第一导线上，再与所述SMA转接头相连。

进一步的，所述匹配层为凸台状，位于环形电极前方，匹配层凸台的外径与环形电极的内径匹配。

进一步的，所述背衬层采用导电材料E-SOLDER 3022制成，用于吸收压电元件振动向后产生的声波。

进一步的，所述压电元件用于产生超声波信号，该压电元件为厚度振动模式，根据目标中心频率进行厚度打磨，表面无电极。

进一步的，所述匹配层结构呈凸台状，匹配层透过环形电极内环直接与压电元件接触。

进一步的，背衬材料为导电性材料，导线直接连接在背衬表面。

本申请公开的超声换能器，相比于现有压电材料表面电极镀膜方法有以下优点：

1.本发明的环形电极侧面引出条形带以供换能器地线连接，不破坏匹配层表面平整度，因此电极表面引线不会对超声信号造成干扰。

2.本发明的环形电极层可避免电极厚度对超声探测信号的影响，凸台状的匹配层可与压电材料直接接触。

3.本发明的环形电极层结构简单，制作简易，且成本低，采用此方法制作的电极层不影响超声换能器探测性能。

附图说明

图1是本发明环形电极超声换能器的结构示意图；

图2是本发明环形电极结构示意图；

图3是本发明凸台状匹配层结构示意图。

具体实施方式

以下通过附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。