超声波换能器及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于换能器的技术领域，尤其涉及一种超声波换能器以及该超声波换能器 的制造方法。
【背景技术】
[0002] 现有的超声波换能器结构如图1所示，主要包括压电层101、匹配层102、背衬层 103和声透镜104 (或者声延迟片），当在压电层101两端加载电信号时，压电振子产生振动 并分别向前向后福射声波信号，向前福射的声信号经过匹配层102与声透镜104 (或者声延 迟片）后，发生一定的衰减进入被检测对象，向后辐射的声波信号则大部分被衰减较大的 背衬层103吸收，以热能的形式被浪费，因而向后辐射的声波未能得到有效的利用。在该超 声波换能器结构中，压电层101 -背衬层103界面处的声能反射系数R为：
[0003]
【主权项】
1. 一种超声波换能器，其特征在于，包括： 压电层，用于向前或者向后辐射声波信号，所述压电层的两侧分别镀设有电极； 匹配层，设置于所述压电层前端并用于传送向前辐射的声波信号； 调谐层，设置于所述压电层后端，且所述压电层位于所述调谐层与所述匹配层之间； 背衬层，用于吸收所述压电层向后辐射的声波信号，并位于所述调谐层之背离所述压 电层的一侧。
2. 如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述调谐层的声阻抗值Z t、所述背 衬层的声阻抗值Zb和所述压电层的声阻抗值Z 5同时满足关系式： O < Zt< Zb以及 〇 < I < (。
3. 如权利要求2所述的超声波换能器，其特征在于，所述调谐层的声阻抗范围为1~ 4MRayl〇
4. 如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述调谐层的声阻抗值Z t、所述背 衬层的声阻抗值Zb和所述压电层的声阻抗值Z 5同时满足关系式： Zz zt> zb> 〇 以及 f 4 > 〇。 乙h
5. 如权利要求4所述的超声波换能器，其特征在于，所述调谐层的声阻抗为40~ IlOMRayl0
6. 如权利要求1所述的超声波换能器，其特征在于，所述调谐层的厚度范围为1/5~ 4/5波长，其中，所述波长由所述调谐层的声速和所述调谐层的工作频率之间的比值确定。
7. 如权利要求6所述的超声波换能器，其特征在于，所述调谐层的厚度为1/2波长或者 1/4波长。
8. -种探头，其特征在于，包括超声波换能器，所述超声波换能器包括： 压电层，用于向前或者向后辐射声波信号，所述压电层的两侧分别镀设有电极； 匹配层，设置于所述压电层前端并用于传送向前辐射的声波信号； 调谐层，设置于所述压电层后端，且所述压电层位于所述调谐层与所述匹配层之间； 背衬层，用于吸收所述压电层向后辐射的声波信号，并位于所述调谐层之背离所述压 电层的一侧。
9. 如权利要求8所述的探头，其特征在于，所述探头为多普勒探头、一维阵列探头或者 多维面阵列探头。
10. -种超声波换能器的制造方法，其特征在于，包括以下步骤： 极化处理，提供由压电材料制成的压电层并对所述压电层的两侧镀电极，对所述压电 层两侧施加电压完成极化； 设置声学层，在所述压电层的前端和后端分别设置匹配层和调谐层； 切割声学层，沿所述匹配层朝向所述调谐层对所述声学层切割，所形成的切槽深入所 述调谐层，以切割形成多个独立的阵元； 设置背衬层，在所述调谐层一侧设置所述背衬层以使所述背衬层与所述压电层相对设 置于所述调谐层两侧。
11.如权利要求10所述的超声波换能器的制造方法，其特征在于，在切割声学层的步 骤中，切割后的所述匹配层和所述压电层均完全切穿并部分切入所述调谐层。
【专利摘要】本发明适用于换能器的技术领域，提供了一种超声波换能器以及该超声波换能器的制造方法。该超声波换能器包括：压电层，用于向前或者向后辐射声波信号，压电层的两侧分别镀设有电极；匹配层，设置于压电层前端并用于传送向前辐射的声波信号；调谐层，设置于压电层后端，且压电层位于调谐层与匹配层之间；背衬层，用于吸收压电层向后辐射的声波信号，位于调谐层之背离压电层的一侧。通过在压电层和背衬层之间设置调谐层，以有效利用压电层向后辐射的声波信号，避免部分声波信号进入背衬层以热能的形式被衰减，同时利用该调谐层调谐超声探头的脉冲余响，从而在一定程度上改善超声波换能器的时域响应和频域响应。
【IPC分类】B06B1-06
【公开号】CN104722469
【申请号】CN201510093075
【发明人】王文娟, 周丹, 欧阳波, 莫建华
【申请人】深圳市理邦精密仪器股份有限公司
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月2日