[发明专利]微型超声波传感器

权利要求书

1.一种微型超声波传感器，其特征在于，包括：压电晶片、电极导线、超 声波反射圆锥面、叉式支架、壳体以及电极引脚；其中：压电晶片斜置于超声 波反射圆锥面中间，压电晶片的底边两角点固定在超声波反射圆锥面上，压电 晶片的顶边两角点固定在叉式支架的两点；叉式支架四个支点中的上两个支点 固定在超声波反射圆锥面顶部“喇叭口”的圆周上，下两个支点固定在超声波 反射圆锥面的锥面上；超声波反射圆锥面的底部“锥尖”与壳体的底部固定连 接，超声波反射圆锥面顶部“喇叭口”的圆周与壳体的顶部固定连接；两根电 极引脚穿过壳体底部固定，处于壳体内部的两个端头穿透超声波反射圆锥面裸 露其金属表面与电极导线焊接；电极导线共两根，一头分别与薄膜压电陶瓷的 两面焊点焊接，另一头分别与电极引脚穿透超声波反射圆锥面的两个端点焊接。

2.根据权利要求1所述的微型超声波传感器，其特征是，所述压电晶片是 一种具有压电效应的晶体，通过切割工艺将其制作成片状体，该材料具备正、 负两种压电效应，压电晶片的厚度在0.2mm以下。

3.根据权利要求1所述的微型超声波传感器，其特征是，所述压电晶片的 斜置角度与超声波反射圆锥面顶角的二分之一互余，以保证超声波反射圆锥面 向外发射或向内入射的超声波束与圆锥面中轴线平行。

4.根据权利要求3所述的微型超声波传感器，其特征是，所述压电晶片的 斜置角度是指压电晶片平面与超声波反射圆锥面的相交锐角，所谓相交锐角即 锥线与中轴线所在平面与压电晶片平面和超声波反射圆锥面分别相交后的两根 直线所构成的锐角，该锐角角度的大小就被称为压电晶片的斜置角度。

5.根据权利要求1所述的微型超声波传感器，其特征是，所述两根电极引 脚外露壳体底部的两个端点与超声频率电信号连接或接插，即起着输入/输出信 号接口插头的作用。

6.根据权利要求1所述的微型超声波传感器，其特征是，所述微型超声波 传感器作为超声波发射器使用时，电极引脚与来自外部的交变电气信号连接并 接收交变电气信号输入，交变电气信号通过电极引脚和电极导线就将交变电气 信号的电压加在压电晶片的正、背面两个焊点上；压电晶片在交变电压的压电 效应作用下，沿其平面的法线方向产生上下机械振动，进而带动周围的空气形 成振动波向外传播；当外部输入的交变电气信号的频率与压电晶片的固有振动 频率一致时，压电晶片产生输出功率最大的振动波向外传播，压电晶片的振动 波经过超声波反射圆锥面的聚能效应形成一束超声波束向外辐射。

7.根据权利要求1所述的微型超声波传感器，其特征是，所述微型超声波 传感器作为超声波接收器使用时，被接收的超声波从空间射入到超声波反射圆 锥面，经过反射聚能效应的作用抵达压电晶片的正面，被反射到压电晶片背面 的超声波能量在压电晶片背面的超声波反射圆锥面上多次反射，被极大限度地 衰耗掉，不会对抵达正面的超声波产生能量抵消；当接收到的超声波频率与压 电晶片的固有振动频率一致时，压电晶片同样会发生共振现象，即由压电效应 所生成的感应电压达到最大值，生成的感应电压信号通过电极导线和电极引脚 与外部的交流放大电路的输入接口相连接输出电压信号；超声波接收器输出电 压信号的大小就对应着被接收到的超声波信号的强弱信息。