[发明专利]包括多个单换能器的声换能器和用于其制造的方法

说明书

本发明涉及一种声换能器(1)，包括多个单换能器(10)，其中，所述单换能器(10)包括载体(12)和具有第一电极(16)和第二电极(18)的压电元件(14)。在此设置，所述单换能器(10)以阵列形式粘接在柔性薄膜(30)上，并且所述单换能器(10)的未与所述柔性薄膜(30)连接的表面被具有振动阻尼的特性的浇铸材料(60)包封。此外，本发明涉及一种用于制造这样的声换能器(1)的方法。

技术领域

本发明涉及一种包括多个单换能器的声换能器，其中，单换能器包括载体和具有第一电极和第二电极的压电元件。此外，本发明涉及一种用于制造这样的声换能器的方法。

背景技术

声换能器例如使用在基于超声的传感器中，通过所述传感器能够测量在超声传感器和反射对象之间的间距。在此，声换能器作为发送器和/或接收器使用，其中，在第一步骤中通过声换能器反射超声信号。如果超声信号击中到反射对象上，则产生超声回波，该超声回波又可以通过声换能器探测到。由在发送超声信号和探测超声回波之间所经过的时间以及已知的声速度可以计算出到反射对象的距离。因为声传播通常不强烈定向地进行，不能通过单个的声换能器确定回波射入的方向。

如果将多个单个的声换能器组合为单换能器的阵列，所述单换能器彼此之间的间距典型地小于声波长的一半，则一方面可以通过充分利用干涉实现定向的声反射，并且另一方面也可以实施对所接收的信号的详细分析。这也被称作“波束成形”。如果在这样的分析中分析利用整体由阵列的单换能器所求取的声场，则例如也能够确定以下方向：由所述方向接收信号。

然而，包括具有多个单换能器的阵列的声换能器的生产非常复杂，因为必须能分开地操控每个单换能器并且单换能器彼此的振动机械式脱耦是必需的。

由DE 10 2012 201 715 A1已知一种用于检验工件的检验头，该检验头装有多个超声换能器。超声换能器通过导电粘接剂固定在柔性的导体薄膜组件上。超声换能器包括压电堆并且在两侧上电触点接通，其中，一侧与柔性的导体薄膜组件连接并且另一侧与接地薄膜连接。在各个超声换能器之间可以装入永久弹性的材料来减振。

现有技术不利的是，单个的声换能器的大部分不被减振材料覆盖。

发明内容

本发明提出一种包括多个单换能器的声换能器，其中，单换能器包括载体和具有第一电极和第二电极的压电元件。在此设置，单换能器以阵列形式粘接在柔性薄膜上并且单换能器的未与柔性薄膜连接的表面被具有振动阻尼特性的浇铸材料包封。

在此，柔性薄膜对于所有单换能器而言是共同的保持件，所有单换能器接收在该保持件上。在此，单换能器这样与柔性薄膜粘接，使得由单换能器产生的声通过柔性薄膜向周围环境发出，并且反之，来自周围环境的声通过柔性薄膜传递到单换能器上。附加地，柔性薄膜是粘接在其上的单换能器相对于周围环境的密封件，从而湿气和另外的周围环境影响不能到达单换能器。

柔性薄膜优选是塑料薄膜，例如由聚酰亚胺(PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或者聚萘二甲酸乙二酯(PEN)制成的塑料薄膜。替代地，薄膜涉及复合材料、例如包括碳纤维网或者玻璃纤维网和树脂的复合材料。

优选地，柔性薄膜具有在30至750μm范围内的厚度。该薄膜厚度的选择意味着在针对外部影响的保护作用和薄膜的为了好的声反射和好的声接收的充分的可运动性或者说柔韧性之间的良好适配。

此外，柔性薄膜的背离单换能器的一侧可以被涂覆或者设有涂层。由此，使用根据本发明的声换能器的测量装置可以例如好地集成到车辆设计中。

在柔性薄膜的朝向单换能器的一侧上布置有浇铸材料，该浇铸材料填满在单换能器之间的中间空间并且覆盖单换能器的所有未与柔性薄膜连接的表面。因此，单换能器完全被浇铸材料和柔性薄膜包封。