[发明专利]一种用于混凝土结构检/监测的超声换能器

权利要求书

1.一种用于混凝土结构检/监测的超声换能器，其特征是：包括压电元件和封装层，所述压电元件为圆管形，压电元件的内外表面上设有电极，其中内表面为正极，外表面为负极，正负极上分别焊接有导线，所述压电元件的外表面和内表面上均覆有封装层，压电元件的顶端和底端也覆有封装层，封装后的压电元件具有内部中空结构；所述封装层为水泥和聚合物的混合物。

2.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征是：位于压电元件外表面的封装层作为换能器的匹配层，位于压电元件内表面的封装层和内部中空结构作为换能器的背衬层。

3.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征是：所述正极和负极的导线的焊接点在同一水平面上，并且这两个焊接点以圆管形压电元件的中心线为对称轴。

4.根据权利要求1、2或3所述的超声换能器，其特征是：所述电极为银电极。

5.根据权利要求1、2或3所述的超声换能器，其特征是：位于压电元件外表面的封装层为水泥、耐热型不饱和聚酯树脂、固化剂过氧化甲乙酮和促进剂环烷酸钴的混合物；位于压电元件内表面、顶端和底端的封装层均为水泥、环氧树脂、固化剂T-31和环氧活性稀释剂的混合物。

6.根据权利要求5所述的超声换能器，其特征是：水泥和耐热型不饱和聚酯树脂的质量比为1:0.8-1.2，优选1:1，过氧化甲乙酮的用量为耐热型不饱和聚酯树脂的2wt%，环烷酸钴的用量为耐热型不饱和聚酯树脂的2-4wt%；水泥和环氧树脂的质量比为1:0.8-1.2，优选1:1，T-31的用量为环氧树脂的20-30wt%，环氧活性稀释剂的用量为环氧树脂的8-12wt%。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的超声换能器，其特征是：位于压电元件外表面的封装层的厚度为2-6mm，优选为3mm；位于压电元件内表面的封装层的厚度为2-6mm，优选为3mm；位于压电元件顶端和低端的封装层的厚度为2-4mm。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的超声换能器，其特征是：所述压电元件为压电陶瓷圆管或压电复合材料圆管，所述压电复合材料圆管包括水泥基压电复合材料圆管或聚合物基压电复合材料圆管。

9.根据权利要求1所述的超声换能器，其特征是：采用以下方法制得：

（1）取压电元件，其内外表面分别为正负电极，在压电元件的内外表面上分别焊接引出导线，两焊接点以压电元件的中心线为对称轴；

（2）压电元件底端的封装：首先将环氧树脂、固化剂和环氧活性稀释剂按比例充分混合均匀，然后加入水泥再进行混合，并进行抽真空处理，将其混合物密封于压电陶瓷管的底端；

（3）在底端封装的压电元件的外部和内部分别固定圆管形模具，保证模具与压电元件具有相同的中心线，且压电元件外表面与模具的距离为2-6mm，压电元件内表面与模具的距离为2-6mm；

（4）将耐热型不饱和聚酯树脂、固化剂和促进剂按比例充分混合均匀，然后加入水泥再进行混合，并进行抽真空处理，将混合物浇注于压电元件的外表面处，并进行抽真空处理；

（5）将环氧树脂、固化剂和环氧活性稀释剂按比例充分混合均匀，然后加入水泥再进行混合，并进行抽真空处理，将其混合物浇注于压电元件的内表面处，并进行抽真空处理，固化1天后脱模；

（6）压电元件顶端的封装：将环氧树脂、固化剂和环氧活性稀释剂按比例充分混合均匀，然后加入水泥再进行混合，并进行抽真空处理，用该混合物密封压电陶瓷管的顶端，封装后压电元件内部中空，固化后即得超声换能器。

10.根据权利要求9所述的超声换能器，其特征是：所述模具材质为钢、塑料或水泥，在模具壁上涂抹有硅油或石蜡，以便于脱模。