一種超聲換能裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及換能裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲換能裝置。該超聲換能裝置，包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的換能模組，所述換能模組包括多個串聯(lián)且同軸依次排列的換能部；其中，每個所述換能部均包括壓電陶瓷環(huán)、外導(dǎo)電層和內(nèi)導(dǎo)電層，所述外導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的外銀層貼合設(shè)置，所述內(nèi)導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)銀層貼合設(shè)置。在不影響各換能部導(dǎo)電性能的情況下，避免直接在銀層焊接，從而避免因焊接或者震動導(dǎo)致的銀層脫落、壓電陶瓷環(huán)震動不均和易碎裂的問題發(fā)生，使換能裝置功率穩(wěn)定，并提高其使用壽命。
【專利說明】
一種超聲換能裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及換能裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲換能裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的換能裝置內(nèi)部壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)外側(cè)均設(shè)有銀層，分別作為壓電陶瓷環(huán)的正極和負(fù)極，并且壓電陶瓷環(huán)的正極與正極、負(fù)極與負(fù)極均采用焊線焊接，易使銀層脫落，不但使其功率下降，并而且會造成壓電陶瓷環(huán)震動不均，使壓電陶瓷環(huán)在震動過程中產(chǎn)生碎裂現(xiàn)象，影響換能裝置整體壽命。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003](一)要解決的技術(shù)問題
[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是解決現(xiàn)有超聲換能裝置中因各壓電陶瓷環(huán)之間直接通過焊線在銀層上焊接，而易導(dǎo)致壓電陶瓷環(huán)的銀層脫落、壓電陶瓷環(huán)震動不均和易碎裂的問題。
[0005](二)技術(shù)方案
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種超聲換能裝置，包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的換能模組，所述換能模組包括多個串聯(lián)且同軸依次排列的換能部；
[0007]其中，每個所述換能部均包括壓電陶瓷環(huán)、外導(dǎo)電層和內(nèi)導(dǎo)電層，所述外導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的外銀層貼合設(shè)置，所述內(nèi)導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)銀層貼合設(shè)置。
[0008]其中，每個所述外導(dǎo)電層均設(shè)有翻邊，各個外導(dǎo)電層的翻邊通過長形銅帶連接，且每個所述翻邊至少有部分與所述長形銅帶貼合接觸；
[0009]每個所述內(nèi)導(dǎo)電層的兩端均伸出所述壓電陶瓷環(huán)外，相鄰的兩個所述換能部的內(nèi)導(dǎo)電層通過環(huán)形銅帶連接。
[0010]其中，每個所述翻邊均通過卡扣與所述長形銅帶固定連接。
[0011 ]其中，每個所述換能部均包括支撐管，所述支撐管設(shè)置在所述內(nèi)導(dǎo)電層的內(nèi)側(cè)，且所述支撐管的兩端與所述內(nèi)導(dǎo)電層的兩端齊平，用于壓固所述內(nèi)導(dǎo)電層。
[0012]進(jìn)一步地，超聲換能裝置還包括支撐架，每個所述換能部均通過所述支撐管套設(shè)于所述支撐架上，在所述支撐架的兩端分別設(shè)置一個壓緊固定塊，用于壓緊固定各個換能部。
[0013]其中，所述支撐架包括架體和兩根分別設(shè)置于所述架體兩端的固定柱，其中，所述架體由三塊支撐板組成，且所述三塊支撐板之間呈角度設(shè)置，其橫截面呈Y型，兩根所述固定柱分別設(shè)置于所述架體的兩端，用于穿設(shè)所述固定塊。
[0014]其中，所述支撐管為碳纖維管。
[0015]其中，所述外導(dǎo)電層和內(nèi)導(dǎo)電層均為銅皮制成、
[0016]其中，每個所述換能部的外導(dǎo)電層上均纏繞有銦鋼絲。
[0017]進(jìn)一步地，超聲換能裝置還包括:
[0018]控制器；
[0019]數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器包括電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器均與所述控制器連接，用于將所述換能模組端部的電流和電壓數(shù)據(jù)及所述換能模組的溫度傳輸給所述控制器；
[0020]超聲波功率源，所述超聲波功率源分別與所述控制器和所述換能模組連接。
[0021](三)有益效果
[0022]本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點:本發(fā)明提供的超聲換能裝置，包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的換能模組，所述換能模組包括多個串聯(lián)且同軸依次排列的換能部;其中，每個所述換能部均包括壓電陶瓷環(huán)、外導(dǎo)電層和內(nèi)導(dǎo)電層，所述外導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的外銀層貼合設(shè)置，所述內(nèi)導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)銀層貼合設(shè)置。在不影響各換能部導(dǎo)電性能的情況下，避免直接在銀層焊接，從而避免因焊接或者震動導(dǎo)致的銀層脫落、壓電陶瓷環(huán)震動不均和易碎裂的問題發(fā)生。
[0023]通過翻邊和長形銅連接各個外導(dǎo)電層，通過環(huán)形銅帶連接各個內(nèi)導(dǎo)電層，避免采用焊接方式連接，從而避免因工作時產(chǎn)生高溫，易使焊點熔化，導(dǎo)致短路和斷路問題的出現(xiàn)。
[0024]通過設(shè)置控制器、數(shù)據(jù)采集器使換能裝置保持使用最佳頻率達(dá)到聲功率最大，同時避免因人工調(diào)節(jié)精度不夠，而造成的電能消耗過多，甚至因操作失誤引起換能裝置相關(guān)裝備部件的損壞的問題發(fā)生。
【附圖說明】
[0025]圖1是本發(fā)明實施例超聲換能裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖2是本發(fā)明實施例超聲換能裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3是圖2的B部放大不意圖；
[0028I圖4是圖2的A-A剖面示意圖；
[0029]圖5是本發(fā)明實施例換能部的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6是本發(fā)明實施例超聲換能裝置的支撐架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖中:1:殼體；11:換能部；111:壓電陶瓷環(huán)；112:外導(dǎo)電層；1121:翻邊；113:內(nèi)導(dǎo)電層；114:導(dǎo)電管；12:壓緊固定塊;13:支撐架；131:支撐板;132:固定柱;2:多芯接插件;3:數(shù)據(jù)采集器;4:馬籠頭;5:凱裝電纜;6:控制器;7:超聲波功率源;8:長形銅帶;9:環(huán)形銅帶；10:卡扣；100:觸屏顯示器。
【具體實施方式】
[0032]為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]如圖1、圖2和圖5所示，本發(fā)明實施例提供的超聲換能裝置包括殼體I和均設(shè)置在殼體I內(nèi)的換能模組，該換能模組包括多個換能部U，多個換能部11之間為串聯(lián)，且每個換能部11均包括壓電陶瓷環(huán)111、外導(dǎo)電層112和內(nèi)導(dǎo)電層113，外導(dǎo)電層112設(shè)置在壓電陶瓷環(huán)ill的外側(cè)，并與壓電陶瓷環(huán)ill的外銀層(涂覆于壓電陶瓷環(huán)的外表面的銀層，圖中未示出)貼合設(shè)置，使其與外銀層之間能夠充分導(dǎo)電；內(nèi)導(dǎo)電層113設(shè)置在壓電陶瓷環(huán)111的內(nèi)偵U，并與壓電陶瓷環(huán)111的內(nèi)銀層(涂覆于壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)表面的銀層，圖中未示出)貼合設(shè)置，使其與內(nèi)銀層之間能夠充分導(dǎo)電，避免直接在內(nèi)外銀層焊接，從而避免因焊接或者震動導(dǎo)致的銀層脫落、壓電陶瓷環(huán)111震動不均和易碎裂的問題發(fā)生。
[0034]多個換能部11同軸依次排列，即每個換能部11的壓電陶瓷環(huán)111之間同軸設(shè)置，使多個換能部11組成的換能模組呈圓柱形，減少超聲波的互相干擾。
[0035]具體地，如圖3和圖5所示，每個換能部11的外導(dǎo)電層112均設(shè)有翻邊1121，各個外導(dǎo)電層112的翻邊1121通過長形銅帶8連接，其中，長形銅帶8沿壓電陶瓷環(huán)111的軸線設(shè)置，每個翻邊1121至少有部分與壓電陶瓷環(huán)111的軸線平行，使翻邊1121與長形銅帶8之間為面接觸，提高導(dǎo)電質(zhì)量和效率;每個換能部11的內(nèi)導(dǎo)電層113的兩端均伸出壓電陶瓷環(huán)111外，兩個相鄰換能部11的內(nèi)導(dǎo)電層113對接，并通過環(huán)形銅帶9連接，不但使相鄰的內(nèi)導(dǎo)電層能夠接觸，并且對相鄰換能部11的相對位置起到一定的固定作用。各個換能部11的外導(dǎo)電層112通過翻邊1121和長形銅帶連接，內(nèi)導(dǎo)電層113通過環(huán)形銅帶連接，在實現(xiàn)各個換能部11串聯(lián)的同時，避免采用焊線焊接的方式連接，從而避免因工作時產(chǎn)生高溫，易使焊點熔化，導(dǎo)致短路和斷路問題的出現(xiàn)。
[0036]進(jìn)一步地，為了使各個換能部11之間保持更良好的接觸，如圖3和圖4所示，每個翻邊1121處均設(shè)置一個卡扣10，卡扣10將翻邊1121與長形銅帶8卡緊固定。
[0037]具體地，卡扣10為銅皮，其纏繞在翻邊1121和長形銅帶8上，使長形銅皮8與翻邊1121緊貼。
[0038]進(jìn)一步地，為了保證各換能部11之前具有良好的接觸，優(yōu)選地，如圖2、圖4和圖5所示，每個外導(dǎo)電層112上每端各設(shè)置一個翻邊1121，并且這兩個翻邊1121對稱設(shè)置，同時與長形銅帶8連接。
[0039]更進(jìn)一步地，在每個換能部11的外導(dǎo)電層112的另一側(cè)再設(shè)置兩個翻邊1121，并用另一根長形銅帶8連接，減少換能部11連接不良的機(jī)率。
[0040]為了使內(nèi)導(dǎo)電層113和外導(dǎo)電層112分別與內(nèi)外銀層貼合更穩(wěn)定，優(yōu)選地，如圖5所示，在每個內(nèi)導(dǎo)電層113的內(nèi)側(cè)均設(shè)置一個支撐管114，該支撐管114與內(nèi)導(dǎo)電層113過盈配合，且支撐管114的兩端與內(nèi)導(dǎo)電層113的兩端齊平，使內(nèi)導(dǎo)電層113與內(nèi)銀層貼合。
[0041]優(yōu)選地，支撐管114為強(qiáng)度和耐熱性能較好的碳纖維管。
[0042]進(jìn)一步地，為了使換能模組的結(jié)構(gòu)更穩(wěn)固，優(yōu)選地，如圖2和圖所示，設(shè)置一個支撐架13，每個換能部11均通過支撐管114套設(shè)于支撐架13上，為了壓緊固定各個換能部11，在最上端和最下端換能部11的外側(cè)各設(shè)置一個壓緊固定塊12。
[0043]為了減少支撐架13對超聲波的干擾，同時達(dá)到節(jié)約材料、減輕重量的目的，優(yōu)選地，如圖2、圖4和圖6所示，支撐架13包括架體和兩根分別設(shè)置在架體兩端的固定柱132，其中，架體由三塊支撐板131組成，三塊支撐板131呈角度設(shè)置，使其橫截面呈Y型，架體的長度根據(jù)換能部11的數(shù)量而定，固定柱131設(shè)置在三塊支撐板131連接處的兩端，壓緊固定塊12套設(shè)于固定柱131上，壓緊換能部11，使多個換能部11之間位置相對固定。
[0044]優(yōu)選地，相鄰兩支撐板131之間的角度為120度。
[0045]考慮到導(dǎo)電性能、材料強(qiáng)度和成本問題，優(yōu)選地，外導(dǎo)電層112和內(nèi)導(dǎo)電層113均為銅皮制成，銅皮設(shè)置成貼合內(nèi)外銀層圓筒狀，在達(dá)到材料強(qiáng)度要求的情況下，其導(dǎo)電效果無明顯差別。
[0046]進(jìn)一步地，為了防止壓電陶瓷環(huán)在震動時，外導(dǎo)電層112脫落，并同時保證外導(dǎo)電層112與外銀層的貼合，優(yōu)選地，如圖2和圖5所示，在外導(dǎo)電層112的外側(cè)纏繞膨脹系統(tǒng)與壓電陶瓷環(huán)111相近的銦鋼絲，使壓電陶瓷環(huán)111在震動時，銅皮能夠很好與外銀層貼合。
[0047]目前，現(xiàn)有換能裝置是人為控制頻率只能做到每次調(diào)節(jié)100Hz，準(zhǔn)確度低，無法調(diào)節(jié)到換能裝置真正的諧振頻率，因此換能裝置無法達(dá)到最大功率，造成電功率轉(zhuǎn)化聲功率時系數(shù)降低產(chǎn)生過多熱量。消耗過多電能。同時在操作過程中需要人員具有大量的實踐經(jīng)驗才能做到，因此要求操作人員素質(zhì)較高。需要大量培訓(xùn)工作時間，操作人初期操作時容易出現(xiàn)操作失誤，引起換能裝置相關(guān)裝備部件的損壞，為了解決上述問題，優(yōu)選地，如圖1所示，本實施例的換能裝置還包括控制器6、數(shù)據(jù)采集器3和超聲功率源7，其中，數(shù)據(jù)采集器3包括電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器，其與控制器6連接，通過多芯接插件2與換能模組連接，用于將換能模組端部的電流和電壓數(shù)據(jù)及換能模組的溫度傳輸給控制器6，超聲功率源7分別控制器6和換能模組連接。
[0048]為了便于各種信號的傳輸，及線纜與設(shè)備儀器的連接，優(yōu)選地，如圖1所示，控制器6和超聲波功率源7通過馬籠頭4和凱裝電纜5與數(shù)據(jù)采集器連接。
[0049]需要說明的是，馬籠頭用于連接電纜和下井儀器，是本領(lǐng)域常用的結(jié)構(gòu)。
[0050]工作時，超聲波功率源7向換能模組發(fā)射一定頻率區(qū)間(預(yù)設(shè))內(nèi)不同頻率的交流電信號，換能模組中每個換能部11均根據(jù)超聲波功率源7發(fā)射的交流電信號頻率震動，產(chǎn)生相同頻率的超聲波，數(shù)據(jù)采集器3每隔一定時間(預(yù)設(shè))采集換能模組兩端的電流和電壓數(shù)據(jù)，并反饋給控制器6，該控制器6根據(jù)采集的電壓、電流波形，進(jìn)行波形分析，當(dāng)電流波形高于電壓波形時發(fā)出頻率下調(diào)指令，反之則發(fā)出上調(diào)指令，從而確定換能裝置使用最佳頻率達(dá)到聲功率最大。
[0051]同時，溫度傳感器采集換能模組的溫度，并反饋給控制器6，當(dāng)溫度高于安全值(預(yù)設(shè))時，控制器控制超聲波信號源7停止工作。
[0052]進(jìn)一步地，為了直觀的監(jiān)測換能裝置當(dāng)前的工作狀態(tài)，優(yōu)選地，設(shè)置一個與控制器連接的觸屏顯示器100，用于顯示換能裝置運(yùn)行器運(yùn)行參數(shù)、超聲波功率源的運(yùn)行參數(shù)、電流和電壓的波形圖等信息，同時通過觸屏顯示器100調(diào)整換能裝置的預(yù)設(shè)參數(shù)和人式調(diào)節(jié)指令。
[0053]綜上所述，本發(fā)明提供的超聲換能裝置通過分別在壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)外銀層設(shè)置相貼合的內(nèi)外導(dǎo)電層，在不影響各換能部導(dǎo)電性能的情況下，避免直接在銀層焊接，從而避免因焊接或者震動導(dǎo)致的銀層脫落、壓電陶瓷環(huán)震動不均和易碎裂的問題發(fā)生;通過長形銅帶和環(huán)形銅帶將每個換能部的串聯(lián)，避免采用焊接方式連接，從而避免因工作時產(chǎn)生高溫，易使焊點熔化，導(dǎo)致短路和斷路問題的出現(xiàn);通過設(shè)置控制器、數(shù)據(jù)采集器使換能裝置保持使用最佳頻率達(dá)到聲功率最大，同時避免因人工調(diào)節(jié)精度不夠，而造成的電能消耗過多，甚至因操作失誤引起換能裝置相關(guān)裝備部件的損壞的問題發(fā)生。
[0054]最后應(yīng)說明的是:以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項】
1.一種超聲換能裝置，其特征在于:包括殼體和設(shè)置在所述殼體內(nèi)的換能模組，所述換能模組包括多個串聯(lián)且同軸依次排列的換能部； 其中，每個所述換能部均包括壓電陶瓷環(huán)、外導(dǎo)電層和內(nèi)導(dǎo)電層，所述外導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的外銀層貼合設(shè)置，所述內(nèi)導(dǎo)電層與所述壓電陶瓷環(huán)的內(nèi)銀層貼合設(shè)置。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能裝置，其特征在于:每個所述外導(dǎo)電層均設(shè)有翻邊，各個外導(dǎo)電層的翻邊通過長形銅帶連接，且每個所述翻邊至少有部分與所述長形銅帶貼合接觸； 每個所述內(nèi)導(dǎo)電層的兩端均伸出所述壓電陶瓷環(huán)外，相鄰的兩個所述換能部的內(nèi)導(dǎo)電層通過環(huán)形銅帶連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲換能裝置，其特征在于:每個所述翻邊均通過卡扣與所述長形銅帶固定連接。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能裝置，其特征在于:每個所述換能部均包括支撐管，所述支撐管設(shè)置在所述內(nèi)導(dǎo)電層的內(nèi)側(cè)，且所述支撐管的兩端與所述內(nèi)導(dǎo)電層的兩端齊平，用于壓固所述內(nèi)導(dǎo)電層。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲換能裝置，其特征在于:還包括支撐架，每個所述換能部均通過所述支撐管套設(shè)于所述支撐架上，在所述支撐架的兩端分別設(shè)置一個壓緊固定塊，用于壓緊固定各個換能部。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超聲換能裝置，其特征在于:所述支撐架包括架體和兩根分別設(shè)置于所述架體兩端的固定柱，其中，所述架體由三塊支撐板組成，且所述三塊支撐板之間呈角度設(shè)置，其橫截面呈Y型，兩根所述固定柱分別設(shè)置于所述架體的兩端，用于穿設(shè)所述固定塊。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的超聲換能裝置，其特征在于:所述支撐管為碳纖維管。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7所述的超聲換能裝置，其特征在于:所述外導(dǎo)電層和內(nèi)導(dǎo)電層均為銅皮制成。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的超聲換能裝置，其特征在于:每個所述換能部的外導(dǎo)電層上均纏繞有銦鋼絲。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲換能裝置，其特征在于，還包括: 控制器； 數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器包括電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器，所述電壓傳感器、電流傳感器和溫度傳感器均與所述控制器連接，用于將所述換能模組端部的電流和電壓數(shù)據(jù)及所述換能模組的溫度傳輸給所述控制器； 超聲波功率源，所述超聲波功率源分別與所述控制器和所述換能模組連接。
【文檔編號】B06B1/06GK105964526SQ201610473157
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】黃濱, 于宏沛, 張修全, 趙憲忠, 孫琪, 曾大開, 魏新錄
【申請人】黑龍江蘭德超聲科技股份有限公司