[实用新型]一种用于检测的接触式超声换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种无损检测超声换能器，特别是一种用于检测的接触式相控阵超声换能器。

背景技术

20世纪八十年代起，相控阵超声换能器开始出现于医疗检测体系中，主要应用于被检测器官成像及癌症治疗。随着技术的不断发展，相控阵检测设备趋于简单，成本降低，使其广泛的应用于工业领域，如核电站主泵隔热板的检测；核废料罐电子束环焊缝的全自动检测及薄铝板摩擦焊缝热疲劳裂纹的检测。伴随数字电子技术和DSP技术的发展，使得精确延时越来越方便，因此近几年,超声相控阵技术发展的尤为迅速。

超声相控阵是超声换能器的组合，由多个压电晶片按一定的规律分布排列，然后逐次按预先规定的延迟时间激发各个晶片，所有晶片发射的超声波形成一个整体波阵面，能有效地控制发射超声束(波阵面)的形状和方向，能实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。它为确定不连续性的形状、大小和方向提供出比单个或多个换能器系统更大的能力。超声相控阵检测技术使用不同形状的多阵元换能器产生和接收超声波束，通过控制换能器阵列中各阵元发射(或接收)脉冲的不同延迟时间，改变声波到达(或来自)物体内某点时的相位关系，实现焦点和声束方向的变化，从而实现超声波的波束扫描、偏转和聚焦。然后采用机械扫描和电子扫描相结合的方法来实现图像成像。

由于相控阵超声换能器具有多个压电晶片，因此在制作相控阵超声换能器时如何确保压电晶片可以独立工作、避免因电极问题相互干扰而造成的短路或者失效是制作相控阵超声换能器的关键，尤其是对大规模的集成压电晶片阵，这一问题更为重要。目前广泛采用的方式是利用点焊的方式先将电极引出，然后在填充可固化流体吸声材料，待流体材料固化后以实现吸声目的。但是这一方法可能导致电极偏折、固化过程中产生内应力、脱壳等等问题，并且由于固化流体吸声材料的吸声性能低于固体吸声材料，影响相控阵超声换能器的性能。

实用新型内容

实用新型目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于检测的接触式超声换能器。

为解决上述问题，本实用新型公开了一种接触式超声换能器，包括背衬材料层、压电复合材料层和匹配层，背衬材料层、压电复合材料层和匹配层由上至下依次设置；压电复合材料层上表面设置有横向沟槽和纵向沟槽，从而将压电复合材料层分成一组子区域，每个子区域对应一个金属电极；每个金属电极对应的背衬材料层上设置有一个对应的喇叭形通孔。

本实用新型中，所述喇叭形通孔为一端大另一端小的结构。

本实用新型中，所述喇叭形通孔的内壁设有金属层。

本实用新型中，背衬材料层的底面设置有与压电复合材料层的横向沟槽和纵向沟槽对应的沟槽。

本实用新型中，背衬材料层的顶面也设置有与压电复合材料层的横向沟槽和纵向沟槽对应的沟槽。

本实用新型中，压电复合材料层和匹配层中间引出用于接地的第一电极。

本实用新型中，金属电极与金属层共同组成第二电极组。

本实用新型中，所述压电元件层可以为铌铟酸铅、铌镁酸铅、钛酸铅、铌镁酸铅或者钛酸铅与聚合物以一定的比例组成；

本实用新型中，所述背衬层采用多通孔吸声材料，并且背衬层底面有多个纵列及横列沟槽结构，宽度为0.01～0.18mm，深度为0.1～0.15mm；其尺寸与声波波长及单振源尺寸相关；

本实用新型中，所述背衬层中通孔结构为一端大另一端小喇叭形结构，其中小的一端孔径尺寸为0.05mm～0.7mm，大的一端孔径尺寸在0.1mm～0.9mm。

本实用新型中，所述压电元件层厚度与相控阵超声换能器频率相关，厚度范围为0.1～2mm；

本实用新型中，所述匹配层厚度与相控阵超声换能器频率相关，厚度范围为0.05～1mm；

本实用新型中，所述压电元件层一面为点阵相控阵面，一面为超声辐射面；