[实用新型]一种无径向耦合高频压电换能器用复合陶瓷结构

说明书

本实用新型提供一种无径向耦合高频压电换能器用复合陶瓷结构，所述压电陶瓷复合材料具有单一厚度振动模态，其结构包括若干柱状的压电陶瓷颗粒，以及正极膜层和负极膜层，所述压电陶瓷颗粒极性朝向相同的在同一平面上间隔排布，相邻压电陶瓷颗粒之间相互独立且相互之间形成空隙，所述压电陶瓷颗粒的所有正极端黏贴在同一正极膜层上，所有负极端黏贴在同一负极膜层上。该压电陶瓷复合材料获得一种唯一的厚度振动模态，去除了在厚度振动模态周边及低频段的径向振动模态。

技术领域

本实用新型涉及换能器技术领域，特别是涉及一种具有单一厚度振动模态的无径向耦合高频压电换能器用复合陶瓷结构。

背景技术

压电陶瓷是一种利用压电效应，能够将机械能和电能互相转换的信息功能陶瓷材料。毕彦等，2012年6月，在声学技术发表的《准1-3复合型压电换能器的研制》中指出，常规的压电陶瓷复合材料大都采用陶瓷圆片切割成密排的长条柱状陶瓷颗粒，然后在切缝内灌注环氧树脂材料，将陶瓷颗粒黏住。具有振动模态比较单一，具有横向耦合小，声阻抗低，频带较宽等优点，得到广泛的应用。但是还是具有一定的径向振动模态。

在一些应用环境中，需要获得唯一的厚度振动模态，而不需要径向的振动模态。例如：在声纳领域的参量阵技术，是利用比较高的频率和比较宽的带宽，加入调频信号后产生低频的分量，如：150K±10K的参量阵产生一个20K的差频信号，这种低频信号具有很强的穿透能力，可以穿透海底对海底底层的剖面结构进行测量。这就要求，既要在150K高频区域产生大功率的辐射，又要在20K低频区域获得较好的接收性能，因此，在这种情况下，在低频区就不能有径向振动。而常规的采用环氧树脂材料灌缝后的压电陶瓷复合材料其径向振动恰恰是在该低频区，无法满足，低频状态下不能存在径向振动的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：为了克服现有技术中的不足，本实用新型提供一种无径向模态的无径向耦合高频压电换能器用复合陶瓷结构。

本实用新型解决其技术问题所要采用的技术方案是：一种无径向模态的无径向耦合高频压电换能器用复合陶瓷结构，包括若干柱状的压电陶瓷颗粒，以及正极膜层和负极膜层，所述压电陶瓷颗粒极性朝向相同的在同一平面上间隔排布，可以是正极在上，负极在下，也可以正极在下，负极在上反过来用，相邻压电陶瓷颗粒之间相互独立且相互之间形成空隙，所述压电陶瓷颗粒的所有正极端黏贴在同一正极膜层上，所有负极端黏贴在同一负极膜层上。

优选的，所述正极膜层和负极膜层均采用导电金属薄膜制成，例如：可以采用金箔、银箔、铜箔等。

由于陶瓷颗粒的径向尺寸越大，低频区域的径向振动越明显，因此，为了获得较好的单一厚度振动模态，优选的，所述压电陶瓷颗粒尺寸范围为：0.5*0.5*0.5~20*20*50，单位：mm；根据工作频段的实际情况，优选颗粒间的间距不大于半波长。

进一步，为了便于连接外部信号，所述正极膜层和负极膜层上均焊接有信号线。

具体的，所述复合陶瓷结构的工作频率在50kHz~5MHz之间。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的一种无径向模态的无径向耦合高频压电换能器用复合陶瓷结构，压电陶瓷复合材料直接采用间隔分布的陶瓷颗粒，形成空隙，使压电陶瓷颗粒之间是相互独立的，获得一种唯一的厚度振动模态，去除了在厚度振动模态周边的径向振动模态。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型压电陶瓷复合材料的示意图。

图2是图1中A-A的剖面结构示意图。

图中：1、正极膜层，2、空隙，3、压电陶瓷颗粒，4、负极膜层。

具体实施方式