[发明专利]轴向切向复合式超声换能器

说明书

本发明涉及超声换能器，具体是一种轴向切向复合式超声换能器。本发明解决了现有超声换能器工作可靠性差、适用范围受限的问题。轴向切向复合式超声换能器，包括轴向超声振子和切向超声振子；所述轴向超声振子包括圆饼形辐射块、圆环形节圆盘、绝缘套管、轴向压电晶堆、圆环形辐射块、长预紧杆、圆形压板、三根连接螺杆、三个第I锁紧螺母、三个第II锁紧螺母、第I调节螺柱；所述切向超声振子包括杯形支撑座、四个切向压电晶堆、四对约束块、四个匹配块、圆形大端盖、四对第I紧固螺钉、短预紧杆、圆形小端盖、三个第II紧固螺钉、第II调节螺柱。本发明适用于工业、农业、交通运输、生活、医疗、军事等领域。

技术领域

本发明涉及超声换能器，具体是一种轴向切向复合式超声换能器。

背景技术

超声换能器是一种将电磁能转化为机械能（声能）的装置，通常由压电陶瓷或磁致伸缩材料制成，其基本原理是利用压电陶瓷的压电效应或磁致伸缩材料的磁致伸缩效应将超声频交变电流信号转换成超声频振动，其应用领域包括工业、农业、交通运输、生活、医疗、军事等。在现有技术条件下，超声换能器由于自身结构所限，存在如下问题：其一，现有超声换能器普遍无法提供均匀且可调的预紧力，由此导致其工作可靠性差。其二，现有超声换能器普遍只能产生单一振动模式的超声频振动，而无法产生复合振动模式的超声频振动，由此导致其适用范围受限。基于此，有必要发明一种轴向切向复合式超声换能器，以解决现有超声换能器工作可靠性差、适用范围受限的问题。

发明内容

本发明为了解决现有超声换能器工作可靠性差、适用范围受限的问题，提供了一种轴向切向复合式超声换能器。

本发明是采用如下技术方案实现的：

轴向切向复合式超声换能器，包括轴向超声振子和切向超声振子；

所述轴向超声振子包括圆饼形辐射块、圆环形节圆盘、绝缘套管、轴向压电晶堆、圆环形辐射块、长预紧杆、圆形压板、三根连接螺杆、三个第I锁紧螺母、三个第II锁紧螺母、第I调节螺柱；

圆饼形辐射块为空心结构；圆饼形辐射块的下端壁和侧壁均为厚壁；圆饼形辐射块的上端壁为薄壁；圆饼形辐射块的下外端面边缘开设有四对沿周向排列的第I盲螺孔；圆饼形辐射块的上端壁中央贯通开设有第I导向孔；圆饼形辐射块的内腔灌注有第I液压油；圆环形节圆盘的内侧面与圆饼形辐射块的外侧面中上部固定为一体；圆环形节圆盘的端面贯通开设有三个沿周向等距排列的第I装配孔；绝缘套管的下端面与圆饼形辐射块的上外端面内边缘接触，且绝缘套管的内侧面与第I导向孔的孔壁齐平；所述轴向压电晶堆由四个环形铜电极片和四个压电陶瓷圆环自上而下交错层叠构成；轴向压电晶堆套设于绝缘套管的外侧面，且轴向压电晶堆的两端面分别与绝缘套管的两端面齐平；圆环形辐射块的下端面分别与轴向压电晶堆的上端面和绝缘套管的上端面接触，且圆环形辐射块的内侧面与绝缘套管的内侧面齐平；长预紧杆可滑动地密封穿设于第I导向孔、绝缘套管、圆环形辐射块内；长预紧杆的下端面低于圆饼形辐射块的上内端面；长预紧杆的上端面低于圆环形辐射块的上端面；圆形压板的下端面中央开设有圆形限位凹槽；圆形限位凹槽的槽壁与圆环形辐射块的外侧面上端接触；圆形限位凹槽的槽底与圆环形辐射块的上端面接触；圆形限位凹槽的槽底中央与圆形压板的上端面中央之间贯通开设有第I调节螺孔，且第I调节螺孔的孔径小于圆环形辐射块的内径；圆形压板的端面外边缘贯通开设有三个沿周向等距排列的第II装配孔，且三个第II装配孔与三个第I装配孔一一正对；三根连接螺杆的下端一一对应地贯穿三个第I装配孔；三根连接螺杆的上端一一对应地贯穿三个第II装配孔；三个第I锁紧螺母一一对应地旋拧于三根连接螺杆的下端，且三个第I锁紧螺母均紧压圆环形节圆盘的下端面；三个第II锁紧螺母一一对应地旋拧于三根连接螺杆的上端，且三个第II锁紧螺母均紧压圆形压板的上端面；第I调节螺柱的上端旋拧于第I调节螺孔内，且第I调节螺柱的下端面紧压长预紧杆的上端面；

所述切向超声振子包括杯形支撑座、四个切向压电晶堆、四对约束块、四个匹配块、圆形大端盖、四对第I紧固螺钉、短预紧杆、圆形小端盖、三个第II紧固螺钉、第II调节螺柱；