[发明专利]一种可调柱状均匀近场超声换能器

权利要求书

1.一种可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，所述换能器包括N个环阵阵元；所述N个环阵阵元沿对称轴中心向外依次排列；其中，所述N个环阵阵元均采用1-3型压电陶瓷/树脂复合材料制成，形成1-3压电复合材料环阵超声换能器。

2.根据权利要求1所述可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，所述可调柱状均匀近场超声换能器通过γ-幂指数-零阶贝塞尔函数方式调控换能器表面的振幅；其中，所述γ-幂指数-零阶贝塞尔函数为：

其中，γ-幂指数-零阶贝塞尔函数是一个连续函数方程，R₀是换能器的半径，r是换能器表面上距离圆心的距离，U₁(≈2.4048)是零阶贝塞尔函数J₀(ρ)的第一个零点，γ是一个大于等于1的正数，并且不要求是整数。

3.根据权利要求2所述可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，γ取整数值为1、2、3、4和5便于计算。

4.根据权利要求1和2所述可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，所述1-3压电复合材料换能器的半径可根据需要改变，频率可调。

5.根据权利要求2所述可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，用环阵阶梯函数来近似连续函数方程(1)，所述环阵阵元的个数为N个，其中，N≥10时的阶梯函数效果与连续函数方程(1)效果接近。

6.根据权利要求1和2所述可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，N个环阵阵元两端面的表面积均相等、厚度相等；由于每个振元的面积相等，因此阵元的横向尺寸随阵元与中心的距离变远而逐渐依次变小。

7.根据权利要求1和2所述可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，所述可调柱状均匀近场超声换能器的振幅调控实施方法一：

在每个环阵阵元上串联一个可调电阻然后把所有环阵阵元并联到一个单通道的驱动电源上一起驱动；由于每个阵元上的电压不同，振幅也不同；这种连接方式不改变每个环阵阵元的相位，只对环阵阵元上作用的电压进行调控以达到调控振幅的目的。

8.根据权利要求1和2所述可调柱状均匀近场超声换能器，其特征在于，所述可调柱状均匀近场超声换能器的振幅调控实施方法二：

用不同电压把每个环阵阵元单独极化，使得每个环阵阵元的极化程度不同从而产生的压电系数按方程(1)分布；将所有按方程(1)分布极化的振元并联于同一驱动电源。这种方案可以不用加可调电阻即达到振幅调控的目的。