[发明专利]一种声学换能器及声学装置

说明书

本发明公开了一种声学换能器及声学装置，涉及声学换能器技术领域，所述声学换能器包括：换能器压电层、换能器介质层和换能器质量块，所述换能器介质层设于所述换能器压电层的中部一侧，所述换能器质量块设于所述换能器介质层背离所述换能器压电层的一侧，所述换能器压电层在其两端位置和所述换能器质量块的两个肩部位置依次设有电连接的四个电极组：第一电极组、第二电极组、第三电极组和第四电极组。本发明基于固支梁的结构特性，在换能器压电层的中部设置换能器质量块，换能器质量块能够增加换能器压电层振动时的应力较大的区域面积，在压电效应下生成的电信号质量更高，即本发明的声学换能器灵敏度更高。

技术领域

本发明涉及声学换能器技术领域，特别涉及一种声学换能器及声学装置。

背景技术

声学换能器是一种利用压电效应将声信号转换为电信号的能量转换器件。由于声学换能器具有结构简单、体积小和信噪比高等优点，使得声学换能器在商业化应用领域有着巨大的发展前景。

现有传统的声学换能器多采用悬臂梁结构，传统的声学换能器实际使用时，将其换能器压电层的一端固定、另一端悬臂，将换能器压电层中的上层电极和下层电极连接终端、中间电极接地。

但是，在距离检测和超声成像等领域，对声学换能器的灵敏度有着更高要求，传统的声学换能器灵敏度较低，低灵敏度会影响并干扰最终结果，无法大规模推广应用。

发明内容

本发明实施例提供一种声学换能器及声学装置，以解决相关技术中声学换能器灵敏度不高的技术问题。

第一方面，提供了一种声学换能器，所述声学换能器包括：

换能器压电层；

换能器介质层，所述换能器介质层设于所述换能器压电层的中部一侧；

换能器质量块，所述换能器质量块设于所述换能器介质层背离所述换能器压电层的一侧；以及

所述换能器压电层在其两端位置和所述换能器质量块的两个肩部位置依次设有电连接的四个电极组：第一电极组、第二电极组、第三电极组和第四电极组。

一些实施例中，每个所述电极组均间隔设有上层电极、第一中间层电极、第二中间层电极和下层电极，且所述第一中间层电极和第二中间层电极位于换能器压电层中间截面的两侧；

所述第一电极组的上层电极与所述第二电极组的上层电极电连接，所述第一电极组的下层电极与所述第二电极组的下层电极电连接；

所述第二电极组的第一中间层电极与所述第三电极组的上层电极电连接，所述第二电极组的第二中间层电极与所述第三电极组的下层电极电连接；

所述第三电极组的第一中间层电极与所述第四电极组的第一中间层电极电连接，所述第三电极组的第二中间层电极与所述第四电极组的第二中间层电极电连接。

一些实施例中，四个所述电极组的上层电极、第一中间层电极、第二中间层电极或下层电极位于同一水平层、且电极厚度相同。

一些实施例中，每个所述电极组的上层电极和下层电极的厚度相同，每个所述电极组的第一中间层电极和第二中间层电极的厚度相同且厚度为上层电极或下层电极的一半。

一些实施例中，每个所述电极组的上层电极与第一中间层电极之间的间距、第二中间层电极与下层电极之间的间距均大于第一中间层电极与第二中间层电极之间的间距。

一些实施例中，所述换能器介质层为SiO₂、ZrO₂或云母制成。

一些实施例中，所述换能器压电层为AlN或ZnO制成。

一些实施例中，所述换能器质量块为硅、铝或铜制成。

一些实施例中，四个所述电极组的电极为钼、铝或铜制成。