一种柔性超声相控阵阵列换能器及制作方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103157594A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103157594103157594A(43)申请公布日2013.06.19(21)申请号201310097603.3(22)申请日2013.03.25(71)申请人广州多浦乐电子科技有限公司地址510663广东省广州市萝岗区玉树工业园富康西街C栋104房、405房(72)发明人蔡庆生龙绍军纪轩荣(74)专利代理机构北京天奇智新知识产权代理有限公司11340代理人王泽云(51)Int.Cl.B06B1/06(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书4页说明书4页附图3页附图3页(54)发明名称一种柔性超声相控阵阵列换能器及制作方法(57)摘要本发明公开了一种柔性超声相控阵阵列换能器，所述换能器包括柔性压电陶瓷复合材料晶片、阻尼背材、匹配层、柔性线路板、同轴电缆线和探头接口；所述匹配层、柔性压电陶瓷复合材料晶片和阻尼背材依次粘接在一起形成声学叠层；所述柔性线路板与柔性压电陶瓷复合材料晶片连接，并从柔性线路板引出多芯同轴电缆线到所述探头接口。本发明得到的超声换能器中心频率Fc＝7.85MH时，带宽可达Bw＝87.78％，脉冲回波灵敏度可达Sr＝－36.54dB，相邻近阵元串扰为-34dB。这种换能器用于工业无损检测。CN103157594ACN1035794ACN103157594A权利要求书1/2页1.一种柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述换能器包括柔性压电陶瓷复合材料晶片、阻尼背材、匹配层、柔性线路板、同轴电缆线和探头接口；所述匹配层、柔性压电陶瓷复合材料晶片和阻尼背材依次粘接在一起形成声学叠层；所述柔性线路板与柔性压电陶瓷复合材料晶片连接，并从柔性线路板引出多芯同轴电缆线到所述探头接口。2.根据权利要求1所述的柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述柔性压电陶瓷复合材料为铌铟酸铅、铌镁酸铅和钛酸铅或铌镁酸铅和钛酸铅形成高介电常数的压电陶瓷体。3.根据权利要求1所述的柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述柔性压电陶瓷复合材料晶片的厚度为100～1000微米。4.根据权利要求1所述的柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述柔性压电陶瓷复合材料晶片的连通方式为1-3型；压电陶瓷复合材料的素子纵横比为3:1以上，同时素子间距小于换能器主频信号在材料中横波波长的1/2，介电数不小于1500。5.根据权利要求1所述的柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述匹配层由硬度值为30～50的环氧树脂与金属粉末聚合制成，匹配层厚度为③为换能器主频信号在该匹配层中的纵波波长。6.根据权利要求1所述的柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述阻尼背材由环氧树脂和无机金属粉末组成。7.根据权利要求1所述的柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述柔性超声相控阵阵列排布为一维阵线或二维矩阵。8.根据权利要求1所述的柔性超声相控阵阵列换能器，其特征在于，所述换能器用于工业无损检测。9.一种柔性超声相控阵阵列换能器的制作方法，其特征在于，所述方法包括：制作单晶体材料为压电陶瓷复合材料；切割填充制备柔性压电陶瓷复合材料晶片，并测试柔性压电陶瓷复合材料的声学性能；根据压电陶瓷复合材料的声学性能计算出所需要的匹配层和阻尼背材的声学特性要求；根据计算出的匹配层和阻尼背材的声学特性要求制备匹配层和阻尼背材；将匹配层与柔性压电陶瓷复合材料晶片粘接，粘接好后与柔性线路板和阻尼背材进行粘接；对粘接好的叠层进行阵列切割并对阵列切槽进行填充；将柔性线路板与同轴电缆线进行焊接，并与粘接后的匹配层、柔性压电陶瓷复合材料晶片、柔性线路板和阻尼背材进行装配。10.根据权利要求9所述的柔性超声相控阵阵列换能器的制作方法，其特征在于，所述压电陶瓷复合材料中压电素子为细纤维状，且素子间距小于换能器主频信号在材2CN103157594A权利要求书2/2页料中横波波长的1/2；所述匹配层的厚度为③为换能器主频信号在该匹配层中的纵波波长。3CN103157594A说明书1/4页一种柔性超声相控阵阵列换能器及制作方法技术领域[0001]本发明涉及压电超声换能器，尤其涉及一种柔性超声相控阵阵列换能器及制作方法。背景技术[0002]目前超声相控阵成像检测的阵列换能器一般都是刚性的，其优点是便于制作与定位。但对于表面不规则的物体，刚性探头只能通过声楔块来匹配。声楔块可以分成柔性声楔块（通常用液态水）和刚性声楔块。刚性楔块的特点是表面形状不可变，适合批量检测表面物理形状规则的物体，但是对于复杂表面形状的物体，例如：表面曲率连续变化的叶片，需要很多的楔块来匹配不同的检测区域，大大增加检测成本，而对于表面曲率连续变化的情况则根本无法解决。柔性声楔块可以匹配不