壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器的製作方法

2023-12-07 09:25:16

專利名稱：壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種聚焦聚能換能器，具體地說是一種能產生聚能超聲聲場的壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器。
背景技術：
聚焦換能器是超聲治療儀的主要部件。目前，在超聲治療應用領域，需要應用超聲的熱效應對患者體內器官提高溫度，達到治療目的。為了給體內患部提高溫度，當前多採用若干個單元平面超聲換能器組成一個聚焦聲場，為避免過熱燒傷，在布置單元換能器時錯開角度，使加溫面積大一些，溫度均勻一些。在利用超聲機械效應作其他應用時也有類似方法。這種應用其困難在於採用多個超聲換能器工作頻率不容易一致，用單一高頻電源驅動工作時效率差別大，聲場也就很不均勻；如每一超聲換能器單獨配高頻電源時，單個換能器效率高了，但又因不同頻率，不同相位聲場變得很複雜，換能器產生的超聲波之間有的疊加，有的抵消，聲場同樣不均勻，應用起來更加困難。
實用新型內容本用新型所要解決的技術問題是針對現有產品存在的缺陷，提供一種壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器，它克服了現有治療儀採用多元聚焦和多頻率工作帶來的聲場不均勻的問題。
本實用新型的技術方案是這樣實現的它包括金屬匹配塊和壓電晶片，其特徵是金屬匹配塊的一面由數個凹球面組成。金屬匹配塊的另一面是平面，它同軸粘接在壓電晶片上；金屬匹配塊的數個凹球面以中心軸為中心均勻分布；由金屬匹配塊和金屬外殼組成的密封空間裝有電極壓簧，正電極壓在壓電晶片的鍍銀電極面上，電纜負極接在金屬外殼上；凹球面球心離心軸的距離為凹球面球心分布源直徑∮的二分之一。
本用新型採用單一工作頻率，通過對金屬聲透鏡的多球面加工達到若干個換能器組合的效果，又避免了由於不同頻率不同相位形成的複雜聲場。它擴大了對超聲場設計的範圍，形成的聲場採用不同的頻率工作，可以應用在超聲熱療，超生終止早孕等領域，在應用上很有前景。
以金屬匹配層的中心為軸心，加工若干塊軸對稱凹球面，凹球面的球半徑SR是根據聲場需要設計的，凹球面的最低點通過的球半徑定為這個凹球面的球軸，這個球軸到對稱凹球面球軸的距離∮也是根據聲場需要設計的，其它尺寸的設計主要根據聲學匹配原則設計。加工好的多聚焦金屬匹配塊另一面是平直度較高的平面。將壓電晶片同心牢固的粘在匹配塊平面上，待粘接牢固後，將其用密封膠粘在外殼上，外殼內裝有電極和電極壓簧，用高頻電纜接入外殼，分別將正極接在正電極，負電極接在外殼上，將密封電纜線孔，通過電纜接入合適的高頻電源，將換能器置於水中，可產生適合熱療的超聲波聲場。具有同頻同相的均勻聲場。


圖1為本實用新型的結構示意圖圖2為本實用新型金屬匹配塊與壓電晶片的結構示意圖圖3為本實用新型金屬匹配塊的立體結構示意圖具體實施方式
如圖1、圖2所示，它包括金屬匹配塊和壓電晶片，金屬匹配塊的一面由數個凹球面組成。金屬匹配塊的另一面是平面，它同軸粘接在壓電晶片上；金屬匹配塊的數個凹球面以中心軸為中心均勻分布；由金屬匹配塊和金屬外殼組成的密封空間裝有電極壓簧，正電極壓在壓電晶片的鍍銀電極面上，電纜負極接在金屬外殼上。
在圖1中，金屬匹配塊(1)的一面被加工成以軸心為中心均勻分布的若干凹球面，凹球面球心離心軸的距離∮/2，根據設計聲場的需要∮可以很小，也可以大到壓電晶片(2)半徑的長度，加工球心的半徑SR可以根據聲場的需要設計，其它設計尺寸根據聲學匹配原則設計。金屬匹配塊(1)的另一面加工成平直度較高的平面，按照同心同軸的要求將壓電晶片(2)粘在平面上備用。在金屬外殼(5)上如圖2固定高頻電纜(6)，裝電纜負極(4)接在金屬外殼(5)上，將電纜正極(8)連接在正電極(3)上，正電極(3)與電極壓簧(7)、絕緣塊(10)固定在金屬外殼(5)的軸線上，呈同軸裝配，正電極(3)與金屬外殼(5)成絕緣狀態。將粘好的壓電晶片(2)的金屬匹配塊(1)與金屬外殼(5)用密封膠(9)粘接，這時正電極(3)通過電極壓簧(7)壓在壓電晶片(2)的鍍銀電極面上。
這樣設計的壓電式單元多聚焦聚能換能器，通過高頻電纜(6)與高頻電源連接，開通後，單一壓電晶片只用單一頻率工作，而通過金屬匹配層(1)的共振與透聲，每一凹球面都在同一頻率下形成一個聚焦區，而在軸線上也形成一個共有聚焦區，而這些聚焦區總的聲場形態，是可以通過加工改變凹球面半徑SR和凹球面軸距離∮來改變的，從而克服了多元聚焦和多頻率工作帶來的聲場不均勻。採用這種換能器工作，擴大了對超聲場設計的範圍，形成的聲場採用不同的頻率工作，可以應用在超聲熱療，超生終止早孕等領域，在應用上很有前景。
權利要求1.一種壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器，它包括金屬匹配塊和壓電晶片，其特徵是金屬匹配塊的一面由數個凹球面組成。
2.如權利要求1所述的一種壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器，其特徵是金屬匹配塊的另一面是平面，它同軸粘接在壓電晶片上。
3.如權利要求1所述的一種壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器，其特徵是金屬匹配塊的數個凹球面以中心軸為中心均勻分布。
4.如權利要求1所述的一種壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器，其特徵是由金屬匹配塊和金屬外殼組成的密封空間裝有電極壓簧，正電極壓在晶片的鍍銀電極面上，電纜負極接在金屬外殼上。
5.如權利要求1所述的一種壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器，其特徵是凹球面球心離心軸的距離為凹球面球心分布源直徑∮的二分之一。
專利摘要本實用新型涉及一種聚焦聚能換能器，具體地說是一種能產生聚能超聲聲場的壓電式超聲單元多聚焦聚能換能器。它包括金屬匹配塊和壓電晶片，其特徵是金屬匹配塊的一面由數個凹球面組成。它解決了現有換能器產生的超聲波之間有的疊加，有的抵消，聲場不均勻，應用效果不好的問題。本實用新型採用單一工作頻率，通過對金屬聲透鏡的多球面加工達到若干個換能器組合的效果，又避免了由於不同頻率不同相位形成的複雜聲場。它擴大了對超聲場設計的範圍，形成的聲場採用不同的頻率工作，可以應用在超聲熱療，超生終止早孕等領域，在應用上很有前景。
文檔編號B06B1/06GK2850721SQ20052009979
公開日2006年12月27日 申請日期2005年12月31日 優先權日2005年12月31日
發明者雷繼勝 申請人:雷繼勝