申请/专利权人：广东固特超声股份有限公司

申请日：2018-07-03

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN108838056B

主分类号：B06B1/06

分类号：B06B1/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2018.12.14#实质审查的生效;2018.11.20#公开

摘要：本发明属于超声工业化应用处理领域，尤其涉及一种多激励圆管大功率超声换能器，包括：通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板；每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板。因此合理有效的组合了各单元之间的连接保证多激励圆管大功率超声换能器做高效的纵弯振动，使超声输出更好的发挥换能器功率的无极限提升和高效率的功率输出，大大提高了换能器的功率容量和工业处理能力，环境适应性强，提高了换能器的寿命。

主权项：1.一种多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，包括：通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板；每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板；每个纵向激励驱动单元包括一压电堆，所述压电堆套设于所述径向辐射圆管内；超声换能单元由若干个单元组成，相邻两个单元的压电陶瓷堆的组合方式相反，实现同频协同振动。

全文数据：一种多激励圆管大功率超声换能器技术领域[0001]本发明属于超声工业化应用处理领域，尤其涉及一种多激励圆管大功率超声换能器。背景技术[0002]目前现有双激励纵向大功率超声换能器的原理是将两个以上的半波长振子利用一体化设计思维设计成为一个完整的换能器，相邻两个压电堆采用极化方向相反的方式连接。这种方式可以有效地提高纵向换能器的功率容量，但是双激励纵圆管换能器在施加预应力时较难，而且在使用时所有的半波振子共用一个辐射器，这使得振子数量越多振动叠加的次数也就越多，振动模态保持纯粹的纵向振动就越难，一旦换能器激发出弯曲振动，压电陶瓷会很快产生错位从而损坏换能器。发明内容[0003]本发明的目的在于提供一种多激励圆管大功率超声换能器，以解决超声换能器只能实现刚性隔离柔性隔离声能损耗很大），隔振很难彻底，从而使整体换能器的基频振动模态很难激发等问题。[0004]本发明提出了一种多激励圆管大功率超声换能器，包括:通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板;每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板。[0005]进一步地，每个纵向激励驱动单元包括一压电堆，多个纵向激励驱动单元的压电堆按照半波理论叠加组成，相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合。[0006]进一步地，所述相邻两个压电堆中，其中一压电堆包括通过连接件沿纵向依次连接的第一负电极片、第一正向极化压电陶瓷片、第一正电极片、第一负向极化压电陶瓷片、第二负电极片、第二正向极化压电陶瓷片、第二正电极片、第二负向极化压电陶瓷片和应力消除板，所述压电堆套设于所述径向辐射圆管内；另一压电堆包括通过连接件沿纵向依次连接的第一负电极片、第一负向极化压电陶瓷片、第一正电极片、第一正向压电陶瓷片、第二负电极片、第二负向极化压电陶瓷片、第二正电极片、第二正向压电陶瓷片和应力消除板，所述另一压电堆套设于所述径向辐射圆管内。[0007]进一步地，所述第一负电极片、第一正电极片、第二负电极片、第二正电极片、第一正向极化压电陶瓷片、第一负向极化压电陶瓷片、第二正向极化压电陶瓷片、第二负向极化压电陶瓷片和应力消除板均设有供连接件穿过的通孔。[0008]进一步地，所述连接件是螺栓。[0009]进一步地，所述换能器后盖板、径向辐射圆管和所述换能器前盖板采用激光焊接固定。[0010]进一步地，所述换能器前盖板与所述换能器后盖板均设置有与螺栓配合的内螺纹。[0011]进一步地，所述换能器前盖板与径向辐射圆管相邻的端面中心凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。[0012]进一步地，位于末端的换能器后盖板与纵向隔振板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与纵向隔振板配合;位于中间的换能器后盖板的正反两个端面中心分别凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。[0013]进一步地，所述纵向隔振板与位于末端的换能器后盖板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与外部结构连接。[0014]本发明的多激励圆管大功率超声换能器，由于包括:通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板;每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板。因此合理有效的组合了各单元之间的连接保证换能器做高效的纵弯振动，使超声输出更好的发挥换能器功率的无极限提升和高效率的功率输出，大大提高了换能器的功率容量和工业处理能力，环境适应性强，提高了换能器的寿命。附图说明[0015]图1是本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的结构示意图。[0016]图2本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的超声换能单元的结构示意图。[0017]图3本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的结构剖面图。[0018]图4本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器的立体图。具体实施方式[0019]为了使本发明的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0020]为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。[0021]请参阅图1至图2,本发明实施例提供的多激励圆管大功率超声换能器，包括:通过连接件4沿纵向依次连接的一换能器前盖板5、多个超声换能单元1、一换能器后盖板3和一纵向隔振板2;每个超声换能单元1包括通过连接件4沿纵向依次连接的换能器前盖板5、纵向激励驱动单元7、径向辐射圆管6和换能器后盖板3。因超声换能单元1采用半波长压电^向激励驱动单元7推动径向辐射圆管6作一阶弯曲振动的结构形式，超声换能单元结构上采用单元式设计，超声换能单元由若干个单元组成，相邻两个单元由于压电陶瓷堆的组合方式相反，从而在结构上实现同频协同振动，这种结构保证了多激励圆管大功率超声换能器可以通过单元数的增加或单元自身功率的增加来实现多激励圆管大功率超声换能器整体功率等级的提升。[0022]在本发明实施例中，每个纵向激励驱动单元包括一压电堆7,多个纵向激励驱动单元的压电堆7按照半波理论叠加组成，相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合，所述相邻两个压电堆中，其中一压电堆7包括通过连接件4沿纵向依次连接的第一负电极9、第一正向极化压电陶瓷片10、第一正电极片11、第一负向极化压电陶瓷片12、第二负电极片13、第二正向极化压电陶瓷片14、第二正电极片15、第二负向极化压电陶瓷片16和应力消除板8,所述压电堆7套设于所述径向辐射圆管6内；另一压电堆7包括通过连接件4沿纵向依次连接的第一负电极片9、第一负向极化压电陶瓷片10、第一正电极片11、第一正向压电陶瓷片12、第二负电极片13、第二负向极化压电陶瓷片14、第二正电极片15、第二正向压电陶瓷片16和应力消除板8,所述另一压电堆7套设于所述径向辐射圆管6内。由于每个纵向激励驱动单元7采用P82型高功率压电陶瓷片的逆向压电效应来实现超声振动，多个压电堆按照半波理论叠加组成的，且加上相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合，从而使各纵向激励驱动单元的振动形成协同效应，因此每个超声换能单元足以构成换能器的能量转换部分。[0023]在本发明实施例中，所述第一负电极片9、第一正电极片11、第二负电极片13、第二正电极片15、第一正向极化压电陶瓷片10、第一负向极化压电陶瓷片12、第二正向极化压电陶瓷片14、第二负向极化压电陶瓷片16和应力消除板8均设有供连接件穿过的通孔。[0024]在本发明实施例中，所述连接件4是螺栓。[0025]在本发明实施例中，所述换能器后盖板3、径向辐射圆管6和所述换能器前盖板5采用激光焊接固定，由于径向辐射圆管6是每个激励单元的有效辐射面，且采用高精尖的激光焊接技术对径向辐射圆管和超声换能单元的前后盖板进行满焊焊接，将多激励圆管大功率超声换能器的纵向振动转换成径向辐射圆管的一阶弯曲振动。[0026]在本发明实施例中，所述换能器前盖板5与所述换能器后盖板3均设置有与螺栓配合的内螺纹，所述换能器前盖板5与径向辐射圆管6相邻的端面中心凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管6配合，位于末端的换能器后盖板3与纵向隔振板2相背的端面中心凸出设有柱体，用于与纵向隔振板2配合;位于中间的换能器后盖板3的正反两个端面中心分别凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管6配合。[0027]在本发明实施例中，所述纵向隔振板2与位于末端的换能器后盖板3相背的端面中心凸出设有柱体，用于与外部结构连接，使纵向隔振板2是为了减小外部接线电缆对换能器振动的影响而设计的，它可以有效的保证多激励圆管大功率超声换能器做高效的纵弯振动。[0028]以上所述仅为本发明的较佳实施例而己，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，包括:通过连接件沿纵向依次连接的一换能器前盖板、多个超声换能单元、一换能器后盖板和一纵向隔振板;每个超声换能单元包括通过连接件沿纵向依次连接的换能器前盖板、纵向激励驱动单元、径向辐射圆管和换能器后盖板。2.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，每个纵向激励驱动单元包括一压电堆，多个纵向激励驱动单元的压电堆按照半波理论叠加组成，相邻两个压电堆采用相反的极化方式进行组合。3.如权利要求2所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述相邻两个压电堆中，其中一压电堆包括通过连接件沿纵向依次连接的第一负电极片、第一正向极化压电陶瓷片、第一正电极片、第一负向极化压电陶瓷片、第二负电极片、第二正向极化压电陶瓷片、第二正电极片、第二负向极化压电陶瓷片和应力消除板，所述压电堆套设于所述径向辐射圆管内；另一压电堆包括通过连接件沿纵向依次连接的第一负电极片、第一负向极化压电陶瓷片、第一正电极片、第一正向压电陶瓷片、第二负电极片、第二负向极化压电陶瓷片、第二正电极片、第二正向压电陶瓷片和应力消除板，所述另一压电堆套设于所述径向辐射圆管内。4.如权利要求3所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述第一负电极片、第一正电极片、第二负电极片、第二正电极片、第一正向极化压电陶瓷片、第一负向极化压电陶瓷片、第二正向极化压电陶瓷片、第二负向极化压电陶瓷片和应力消除板均设有供连接件穿过的通孔。5.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述连接件是螺栓。6.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述换能器后盖板、径向福射圆管和所述换能器如盖板米用激光焊接固定。7.如权利要求5所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述换能器前盖板与所述换能器后盖板均设置有与螺栓配合的内螺纹。8.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述换能器前盖板与径向辐射圆管相邻的端面中心凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。9.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，位于末端的换能器后盖板与纵向隔振板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与纵向隔振板配合;位于中间的换能器后盖板的正反两个端面中心分别凸出设有柱体，用于与相邻的径向辐射圆管配合。10.如权利要求1所述的多激励圆管大功率超声换能器，其特征在于，所述纵向隔振板与位于末端的换能器后盖板相背的端面中心凸出设有柱体，用于与外部结构连接。

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