一种声信号发射装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115971022A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211680881.7(22)申请日2022.12.27(71)申请人中电科芯片技术（集团）有限公司地址401331重庆市沙坪坝区西永大道23号(72)发明人王登攀孙申厚李春洋何香君王飞陈珊珊李朝阳唐川敏(74)专利代理机构重庆辉腾律师事务所50215专利代理师王诗思(51)Int.Cl.B06B1/06(2006.01)G10K9/122(2006.01)H04R1/44(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种声信号发射装置(57)摘要本发明属于声学探测领域，具体涉及一种声信号发射装置；该装置包括：金属板、匹配层、电极片、压电复合材料、电极片和背衬层从上到下依次堆叠连接，金属板上设置有第一声发射传感器和第二声发射传感器；本发明以压电复合材料为激励材料，利用匹配层增加振动模态，匹配层上方再粘一定形状的金属板，形成多模态耦合的振动结构，最终得到了一个振动频率范围覆盖30kHz～500kHz的超声波发射结构，可以有效解决现有单一超声波发射器难以覆盖该频段的问题。CN115971022ACN115971022A权利要求书1/1页1.一种声信号发射装置，其特征在于，包括：金属板(1)、匹配层(7)、电极片(2)、压电复合材料(3)、电极片(4)和背衬层(5)；金属板(1)、匹配层(7)、电极片(2)、压电复合材料(3)、电极片(4)和背衬层(5)从上到下依次堆叠连接。2.根据权利要求1所述的一种声信号发射装置，其特征在于，压电复合材料(3)包括压电柱部分和填充物部分，压电复合材料(3)由压电柱部分和填充物部分相互嵌合而成。3.根据权利要求3所述的一种声信号发射装置，其特征在于，填充物部分为蜂窝网格柱结构，压电柱部分为与填充物部分相互配合的立柱结构。4.根据权利要求1所述的一种声信号发射装置，其特征在于，所述压电复合材料(3)的制作过程包括：第一步：将压电陶瓷片用粘接剂粘到基板上，将压电陶瓷圆片表面涂覆保护层，对涂覆了保护层的压电陶瓷圆片进行切割，得到压电陶瓷柱组成的阵列；第二步：压电陶瓷柱组成的阵列进行浇注，在压电陶瓷柱之间形成填充物；第三步：去除基板，得到中间压电复合材料；对中间压电复合材料进行表面处理，并使用溶剂去除中间压电复合材料表面的保护层，使得压电陶瓷圆片原有的银电极暴露出来；第四步：使用涂覆导电胶或渡金属电极的方式分别将中间压电复合材料正面和背面的所有银电极并联，形成导电层，得到制作好的压电复合材料。5.根据权利要求1所述的一种声信号发射装置，其特征在于，匹配层(7)、电极片(2)、压电复合材料(3)、电极片(4)和背衬层(5)的形状均为圆形且面积相同。6.根据权利要求1所述的一种声信号发射装置，其特征在于，金属板(1)的面积大于匹配层(7)、电极片(2)、压电复合材料(3)、电极片(4)和背衬层(5)。2CN115971022A说明书1/3页一种声信号发射装置技术领域[0001]本发明属于声学探测领域，具体涉及一种声信号发射装置。背景技术[0002]构的弯曲振动，频率范围通常为40kHz～80kHz，压电纵振式复合棒换能器通常为几kHz～100kHz左右，而基于压电陶瓷厚度方向的谐振流量计用超声波传感器频率范围通常为100kHz左右～几MHz，因此，现有产品中难以找到一种能够覆盖40kHz～500kHz频段的声发射结构，迫切需要设计一种新结构，来覆盖该频段，为大型密闭空间的内部超声探测、声发射传感器的测试等应用提供一种可行的方案。[0003]压电复合材料是水声换能器中用于提高带宽的一种常用材料，压电复合材料加匹配层可以得到多个工作频段，再加上金属板的振动耦合，可以得到更多的工作频点以及更宽的工作频带。基于上述思路，亟需一种由压电复合材料、匹配层和金属板组成的可覆盖宽频段范围的声信号发射装置。发明内容[0004]针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种声信号发射装置，该装置包括：金属板1、匹配层7、电极片2、压电复合材料3、电极片4和背衬层5；金属板1、匹配层7、电极片2、压电复合材料3、电极片4和背衬层5从上到下依次堆叠连接。[0005]优选的，压电复合材料3包括压电柱部分和填充物部分，压电复合材料3由压电柱部分和填充物部分相互嵌合而成。[0006]进一步的，填充物部分为蜂窝网格柱结构，压电柱部分为与填充物部分相互配合的立柱结构。[0007]优选的，所述压电复合材料3的制作过程包括：[0008]第一步：将压电陶瓷片用粘接剂粘到基板上，将压电陶瓷圆片表面涂覆保护层，对涂覆了保护层的压电陶瓷圆片进行切割，得到压电陶瓷柱组成的阵列；[0009]第二步：压电陶