一種大功率聲波發射換能器的製作方法
2023-06-12 06:04:46 2
專利名稱：一種大功率聲波發射換能器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種石油地質勘探和金屬礦藏勘測的聲波測井儀器用壓 電陶瓷大功率聲波發射換能器。
背景技術：
目前，國內外聲波測井儀中所使用的陶瓷聲波發射換能器，仍採用完整 的壓電陶瓷環，內外表面塗敷電極層進行準切向極化。而在水聲檢測儀器中， 已成功地使用了拼合陶瓷切向環，它是由許多條形陶瓷厚度極化，再沿極化 方向拼粘成一個圓環形。它具有換能效率高和機電耦合係數大的特點。這些 結構隨著拼縫層次的增多會引起對振動體的隔離作用，從而導致機電耦合系 數的下降。同時，由於金屬夾層的存在，使粘縫層次間膨脹係數的差異增大，
從而產生熱應力，並影響到粘接強度和機電性能的穩定。1992年中國專利《高 溫高效聲發射換能器》〈CN 2097902〉提出了一種在拼合切向環兩端分別設置 由埋設環形電極引線的機械加工件，採用酚醛改性環氧CHR-180膠將其與各 陶瓷拼條粘接成的切向環結構，外表面預應力處理採用玻璃纖維纏繞，但是 這種結構預應力強度低，在大功率發射時容易出現開膠斷路，所塗敷的銀層 在大功率發射時附著力差造成銀層脫落，且銀層在硫化氫氣體的作用下易腐 蝕剝落。無法適應聲波測井儀器在井下的惡劣使用環境。
實用新型內容
本實用新型的目的在於提共一種大功率聲波發射換能器，在拼合陶瓷切 向環上下兩端粘接聚醯亞胺敷銅板，按所需要的線路連接方式製作圖形，去 掉拼合陶瓷切向環連接所需的固線架，臥線槽和預置導線的工序，使工藝簡 單、線路連接可靠，在壓電陶瓷圓管和預應力層之間增加一層絕緣層，加大 預應力層材料的選擇面，增強換能器的預應力。
本實用新型所述的大功率聲波發射換能器是由壓電陶瓷條、鍍鎳電極、
聚醯亞胺敷銅板、絕緣層、預應力層、電極引線構成；壓電陶瓷條為有導角 的梯形長條形，鍍鎳電極塗敷在壓電陶瓷條兩側面上和導角面上，在兩側面 上塗敷有J-19低粘度膠的多個相伺的梯形壓電陶瓷條拼粘合成圓管形壓電陶 瓷圓管；在壓電陶瓷圓管的上下兩端分別粘有厚5mm的聚醯亞胺敷銅板，在 聚醯亞胺敷銅板上腐蝕有印製銅導線、導電環和焊線點，將壓電陶瓷正、負 電極引線用高溫焊錫固定在壓電陶瓷條拼粘面外側夾縫外，再將壓電陶瓷正、 負電極引線引致到相應的聚醯亞胺敷銅板上的印製銅導線的導電環和焊線點 上，上端連接壓電陶瓷正極，下端連接壓電陶瓷的負極；在壓電陶瓷圓管外 側用玻璃絲線繞一層絕緣層，在絕緣層外側再纏繞塗敷有J-19高粘度膠的碳 纖維絲或低膨脹合金絲並施加縱向拉力的預應力層。
在拼合壓電陶瓷圓管時，壓電陶瓷條兩端採用耐溫230度的J-19高溫膠， 此膠分高粘度和低粘度兩種。用J-19低粘度膠做壓電陶瓷條的粘接劑，其粘 接效果具有粘結層薄、壓電陶瓷條之間緊密度更高的特點，有效提高機械品 質因數。而用塗有J-19高粘度膠的碳纖維絲或低膨脹合金絲做壓電陶瓷圓管 的外預應力包覆，同時加上10公斤的縱向拉力，保證壓電陶瓷圓管有足夠的預應力。高粘度的J-19高溫膠具有塗覆方便、容易成型的特點，並且J-19 高溫膠可在空氣中直接加溫固化，省去了製作模具成型固化工藝。
圖1大功率聲波發射換能器結構示意圖。圖2壓電陶瓷條切向極化拼粘圖。圖3大功率聲波發射換能器結構側示剖面圖。圖中l鍍鎳電極、 2壓電陶瓷條、 3聚醯亞胺敷銅板、 4絕緣 層、5、導角 6印製銅導線和導電環和焯線點、 7電極引線、8預 應力層具體實施方式
根據附圖對本實用新型所述的大功率聲波發射換能器結構加以說明。 本大功率聲波發射換能器是由壓電陶瓷條2、鍍鎳電極l、聚醯亞胺敷銅 板3、絕緣層4、預應力層8、電極引線7構成；壓電陶瓷條2為有導角5的 梯形長條形，鍍鎳電極1塗敷在壓電陶瓷條2兩側面上和導角5面上，在兩 側面上塗敷有J-19低粘度膠的多個相同的梯形壓電陶瓷條2拼粘合成圓管形 壓電陶瓷圓管；在壓電陶瓷圓管的上下兩端分別粘有厚5mm的聚醯亞胺敷銅 板3，在聚醯亞胺敷銅板3上腐蝕有印製銅導線和導電環和焊線點6，將壓電 陶瓷正、負電極引線7用高溫焊錫固定在壓電陶瓷條拼粘面外側夾縫外，再 將壓電陶瓷正、負電極引線7引致到相應的聚醯亞胺敷銅板3上的印製銅導 線的導電環和焊線點上，上端連接壓電陶瓷正極，下端連接壓電陶瓷的負極; 在壓電陶瓷圓管外側用玻璃絲線繞一層絕緣層4，在絕緣層外側再纏繞塗敷有J-19高粘度膠的碳纖維絲或低膨脹合金絲並施加10公斤縱向拉力作為預應力 層8，以確保碳纖維或低膨脹合金絲預應力有足夠強度，在繞預應力時塗覆的 J-19高粘度膠在空氣中進行高溫固化。本大功率聲波發射換能器的焊接，全
權利要求1.一種大功率聲波發射換能器，是由壓電陶瓷條、鍍鎳電極、聚醯亞胺敷銅板、絕緣層、預應力層、電極引線構成；其特徵在於壓電陶瓷條為有導角的梯形長條形，鍍鎳電極塗敷在壓電陶瓷條兩側面上和導角面上，在兩側面上塗敷有J-19低粘度膠的多個相同的梯形壓電陶瓷條拼粘合成圓管形壓電陶瓷圓管；在壓電陶瓷圓管的上下兩端分別粘有厚5mm的聚醯亞胺敷銅板，在聚醯亞胺敷銅板上腐蝕有印製銅導線、導電環和焊線點，將壓電陶瓷正、負電極引線用高溫焊錫固定在壓電陶瓷條拼粘面外側夾縫外，再將壓電陶瓷正、負電極引線引致到相應的聚醯亞胺敷銅板上的印製銅導線的導電環和焊線點上，上端連接壓電陶瓷正極，下端連接壓電陶瓷的負極；在壓電陶瓷圓管外側用玻璃絲線繞一層絕緣層，在絕緣層外側再纏繞塗敷有J-19高粘度膠的碳纖維絲或低膨脹合金絲並施加縱向拉力的預應力層。
專利摘要本實用新型涉及一種大功率聲波發射換能器，鍍鎳電極塗敷在壓電陶瓷條兩側面和導角面上，在兩側面上塗敷有J-19低粘度膠的多個相同的梯形壓電陶瓷條拼粘合成圓管形壓電陶瓷圓管；在壓電陶瓷圓管的上下兩端分別粘有厚5mm的聚醯亞胺敷銅板，在聚醯亞胺敷銅板上腐蝕有印製銅導線、導電環和焊線點，將壓電陶瓷正、負電極引線引致到相應的聚醯亞胺敷銅板上的印製銅導線的導電環和焊線點上，上端連接壓電陶瓷正極，下端連接壓電陶瓷的負極；在壓電陶瓷圓管外用玻璃絲線繞一層絕緣層，在絕緣層外纏繞碳纖維絲或低膨脹合金絲預應力層；其具有製作工藝簡單，線路連接可靠性高，壓電陶瓷條之間緊密度高，機械品質高，壓電陶瓷圓管有足夠的預應力。
文檔編號G01V1/52GK201143494SQ20082007849
公開日2008年11月5日 申請日期2008年1月11日 優先權日2008年1月11日
發明者王易安, 瞿金祥, 林 範, 賈向東, 陳江同, 黃明豔 申請人:中國石油天然氣集團公司;中國石油集團測井有限公司