感声筒及应用其的声波传感探头制造技术

本发明专利技术提供了一种感声筒及应用其的声波传感探头。该感声筒包括：壳体，其顶部中间位置形成一开口，该开口上方外围具有向上方延伸的环状凸起；以及振膜，其外侧边缘固定于环状凸起外侧的壳体上，其内侧被所述环状凸起支撑绷紧，形成振动区。本发明专利技术结构适宜于制作各种振膜形状和尺寸，尤其是小尺寸或非圆形振膜的感声筒，克服了采用传统的机械加工工艺结合常规的激光焊接技术制作小尺寸振膜感声筒难度大的缺点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及声波传感
，尤其涉及一种感声筒及应用其的声波传感探头。
技术介绍
声波传感器，也称传声器或麦克风，在工业、通信、交通、国防反恐、航空航天、乃至人们的日常生活等各行各业有着广泛应用。城市路灯声控、海洋水声探测、危险气体泄露探测、环境噪声监测、变压器运行状态声音监测、风暴来临前的次声探测、机器人耳朵、枪声定位、声波生命探测等都需要使用声波传感器。现有的声波传感器主要有驻极体电容式和光纤式两种类型，它们利用金属振膜将待测声波转变为机械振动，再通过电容检测或光纤传感技术探测振膜的机械振动。这些声波传感器通常采用精密机械加工工艺结合激光加工技术制作而成。按照振膜大小，现有的声波传感探头具有I英寸、1/2英寸、1/4英寸、以及更小的1/8英寸(约3.2mm)四种典型尺寸。通常情况下，振膜被制作成圆形，直径越大，探头响应的声波频率就越低，制作起来也比较容易。为了探测高频声波，需要使用直径较小的振膜。按照现有的声波传感器感声筒结构，圆形振膜的直径越小，探头制作难度越大。另一方面，现有的感声筒结构也不利于制备其他异形结构振膜的声波传感探头，而异形结构振膜有利于扩展探头的声波频率响应范围，改善探头性能。圆形振膜具有一个共同的缺点:其高度对称性使得声波传感探头的声波响应频率范围较窄。
技术实现思路
(一 )要解决的技术问题鉴于上述技术问题，本专利技术提供了一种感声筒及应用其的声波传感探头，以简化感声筒的制作工艺，同时扩展其声频响应范围。( 二)技术方案根据本专利技术的一个方面，提供了一种感声筒。该感声筒包括:壳体1，其顶部中间位置形成一开口，该开口上方外围具有向上方延伸的环状凸起10 ;以及振膜2，其外侧边缘固定于环状凸起外侧的壳体I上，其内侧被环状凸起10支撑绷紧，形成振动区优选地，本专利技术感声筒中，壳体I呈圆筒状，在该壳体I的内侧围成一容置腔；该壳体I的顶部中间位置形成开口，该开口的径向尺寸小于容置腔的径向尺寸，其中心轴线与容置腔的中心轴线重合。基于上述感声筒，根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种声波传感探头。该声波传感探头包括:上述的感声筒，其壳体的内壁设有内螺纹，其振膜朝向壳体内部的一侧具有金属反光面，开口内侧形成感声腔；内芯4，其中心轴线位置开设有光纤通孔，其外壁设有与感声筒的壳体的内壁的内螺纹相匹配的外螺纹，该内芯通过螺纹咬合和顶丝锁紧方式安装于感声筒的壳体内，其上表面低于振膜；光纤5，其一端面抛光，其经由内芯4的光纤通孔进入感声腔内，其抛光端面与振膜的反光面构成对振膜振动敏感的光纤FP腔。优选地，本专利技术感声筒中，壳体包括:壳体本体11和升降结构12，其中:壳体本体11呈圆筒状；升降结构12可分离、可升降地固定于壳体本体11的内侧，其顶部沿壳体中心轴线方向形成一开口，在该开口上方外侧具有向上方延伸的环状凸起10 ;振膜2的外侧边缘固定于壳体本体11上，并被升降结构12上的环状凸起10支撑绷紧。基于上述感声筒，根据本专利技术的另一个方面，还提供了一种声波传感探头。该声波传感探头包括:上述的感声筒，其升降结构12呈实心柱体结构，其中心轴线位置开设有光纤通孔，其振膜朝向壳体内部的一侧具有金属反光面，开口的内侧形成感声腔；光纤5，其一端面抛光，其经由升降结构12的光纤通孔进入感声腔内，其抛光端面与振膜的反光面构成对振膜振动敏感的光纤FP腔。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术感声筒及应用其的声波传感探头具有以下有益效果:(I)其结构适宜于制作各种振膜尺寸，尤其是小尺寸振膜的感声筒，克服了采用传统的机械加工工艺结合常规的激光焊接技术制作小尺寸振膜感声筒难度大的缺点；(2)可以制作非圆形振膜的感声筒，从而扩展感声筒的声波频率响应范围；(3)使用灵活，容许制作大小一致而声频探测范围不同的麦克风系列，从而便于使用和替换；(4)结构简单、制作容易，成本较低，大量实验证明本专利技术的感声探头灵敏度高，信噪比好，适合推广使用。【附图说明】图1为根据本专利技术第一实施例感声筒的剖面结构图；图2为图1所示感声筒中环状凸起部分的上视图；图3为根据本专利技术一变形实施例感声筒中环状凸起围起的椭圆形开口的上视图；图4为根据本专利技术另一变形实施例采用垂直截面为直角三角形的环形凸起的感声筒的剖面结构图；图5为根据本专利技术第二实施例感声筒的剖面结构图；图6为本专利技术又一变形实施例采用垂直截面为直角三角形的环形凸起的感声筒的剖面结构图；图7为根据本专利技术第三实施例感声筒的剖面示意图；图8为根据本专利技术第四实施例光纤传感探头的剖面示意图；图9为根据本专利技术第五实施例光纤传感探头的剖面示意图。【本专利技术主要元件符号说明】1-壳体；10-环状突起；11-壳体本体；12-升降结构；2-振膜；20-振膜反光面；21-固定环3-顶丝孔；4_内芯；5_光纤；6-保护罩；60-入声孔。【具体实施方式】本专利技术在壳体顶部中间位置设置向上的环状凸起，振膜固定于环状突起外侧的壳体上，并由环状凸起支撑绷紧，从而可以制备小尺寸或非圆形振膜的感声筒。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。一、第一实施例在本专利技术的第一实施例中，提供了一种感声筒。如图1所不，该感声筒包括:壳体1，其顶部中间位置沿壳体中心轴线方向形成一开口，该开口上方外围具有向上方延伸的环形凸起10 ;振膜2，其外侧边缘固定于所述环状凸起外侧的筒状壳体I上，其内侧主体部分由环状凸起10支撑绷紧，形成振动区。以下对本实施例感声筒的各个组成部分进行详细说明。请参照图1，壳体I呈圆筒状，内壁设有螺纹，靠近顶部的侧壁开设有顶丝孔3，以便与声波传感探头的其他部分固定。在该壳体I的内侧围成一容置腔。同时，该壳体I的顶部中间位置形成一径向尺寸小于容置腔径向尺寸的开口。该开口的横截面呈圆形，其中心轴线与筒状壳体I的中心轴线重合。本实施例中，壳体顶部的厚度为1mm，在其上形成开口的深度hi为1mm，但本专利技术并不以此为限。在本专利技术其他实施例中，该壳体顶部的厚度不小于0.5mm，以提供支撑力保持壳体顶部不变形。除了圆形之外，开口的横截面形状还可以为如图3所示的椭圆形，或者是其他闭合连续的形状，本领域技术人员可以根据需要合理选择。本实施例中，包括环状凸起10的圆筒状壳体I为一体化结构。该环状凸起10围出的面积比容置腔内侧围出的面积要小。就该环状凸起10来说，其垂直截面为矩形，其顶端位于一平面，该平面垂直于所述壳体I的中心轴线。该环状凸起10的宽度为0.5mm,高度h2为2mm，并且环状突起的高度不可调节。在本专利技术其他实施例中，环形凸起10的宽度小于2mm，高度h2不超过5mm。可以理解的是，环形凸起的垂直截面还可以是其他形状，例如直角三角形、梯形或半圆形等。如图4所示，当环形凸起的垂直截面形状为直角三角形时，该直角三角形的一个锐角支撑绷紧振膜2，振膜2在环状凸起10内侧的部分形成振动区。振膜2被环状突起10支撑绷紧之后，其外侧边缘通与其相连的固定环21由激光焊接技术固定在壳体I未收缩的顶端。振膜2在环状凸起10内侧的部分形成振动区。振动区内的振膜能够随周围声音产生可重复性的振动。振动区内的振膜朝向壳体内部的一侧具有金属反光面20。—般情况下，壳体I和环状凸起10的材料为金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种感声筒，其特征在于，包括：壳体(1)，其顶部中间位置形成一开口，该开口上方外围具有向上方延伸的环形凸起(10)；以及振膜(2)，其外侧边缘固定于环状凸起外侧的壳体(1)上，其内侧被所述环状凸起(10)支撑绷紧，形成振动区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祁志美，程进，逯丹凤，王坤，
申请(专利权)人：中国科学院电子学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11