[发明专利]一种复合材料物理聚焦式换能器及其制造方法

说明书

本发明适用于聚焦超声技术领域，公开了一种复合材料物理聚焦式换能器及其制造方法。换能器包括壳体和多个复合材料换能单元，壳体的前端设置有多个通孔，各复合材料换能单元插设于通孔内，且多个复合材料换能单元的轴线指向于同一点，所述复合材料换能单元连接有电极引线。制造方法用于制造上述复合材料物理聚焦式换能器。本发明所提供的一种复合材料物理聚焦式换能器及其制造方法，各复合材料换能单元无需压制成型，避免了小型换能器在压制时容易压裂的情况，在能量等同的情况下满足质量轻、体积小、聚焦焦点小、可头戴式的要求，可以应用于超声刺激对小鼠行为研究中，换能器在刺激过程中不会影响小鼠运动行为，利于保证研究的科学进行。

技术领域

本发明属于聚焦超声技术领域，尤其涉及一种复合材料物理聚焦式换能器及其制造方法。

背景技术

现有的聚焦超声探头主要有两种。一是压电陶瓷本身就是弧形的物理聚焦换能器。其缺点在于：体积大，重量重，导线粗，戴在小鼠头上严重影响小鼠的运动行为，而换能器在刺激过程中以不会影响小鼠运动行为为佳，因此，在能量够大的情况下换能器的质量、体积应该要越小越好。二是复合材料通过特殊夹具压制成弧面状形成的聚焦换能器。在弯曲半径小的时候难易压制成型，尤其是低频换能器，在0.5MHz的情况下，陶瓷柱高度在2.3mm左右，这样的1-3复合材料要压制成弯曲半径为5mm的小弧度曲面是非常困难的，很容易就会压裂。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种复合材料物理聚焦式换能器及其制造方法，其避免了复合材料被压裂。

本发明的技术方案是：一种复合材料物理聚焦式换能器，包括壳体和多个复合材料换能单元，所述壳体的前端设置有多个通孔，各所述复合材料换能单元插设于所述通孔内，且多个所述复合材料换能单元的轴线指向于同一点，所述复合材料换能单元连接有电极引线。

可选地，多个所述通孔的轴线指向于同一点。

可选地，所述壳体的前端设置为曲面状或曲面与平面结合的形状，所述曲面为球面或弧面。

可选地，所述通孔的横断面呈圆形，所述复合材料换能单元的横断面呈多边形且内接于所述通孔；或者，所述通孔和所述复合材料换能单元的横断面均呈圆形。

可选地，所述壳体的前端具有球面部分，所述通孔包括设置于所述球面部分的聚焦通孔，所述聚焦通孔的轴线指向于所述球面部分对应的球心，且所述聚焦通孔中的所述复合材料换能单元前端距离所述球心的距离相等。

可选地，所述复合材料换能单元包括压电陶瓷块和去耦合材料，所述压电陶瓷块呈多边形状且内接于所述通孔，所述去耦合材料填充于所述通孔内侧与所述压电陶瓷块外侧之间，且所述去耦合材料和压电陶瓷块的两面均设置有电极，所述电极连接有引线。

可选地，所述壳体封装有后盖，所述后盖穿设有用于连接所述电极引线的线缆。

本发明还提供了一种复合材料物理聚焦式换能器的制造方法，包括以下步骤：制备前端具有多个通孔的壳体；

在所述通孔处制造复合材料换能单元并使多个所述复合材料换能单元的轴线指向于同一点，或者，将制备的复合材料换能单元插入所述通孔中并使多个所述复合材料换能单元的轴线指向于同一点；

于所述复合材料换能单元的电极连接电极引线。

可选地，在所述通孔处制造复合材料换能单元包括以下步骤：

制备压电陶瓷；

将所述压电陶瓷插入所述通孔中；

在所述通孔的内侧与所述压电陶瓷的外侧之间填充去耦合材料；

待所述去耦合材料固化后，将所述压电陶瓷和所述去耦合材料打磨至光滑形成复合材料；