具有宽束超声波换能器的短距离超声波装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及具有宽束超声波换能器的短距离超声波装置。一种设备包括第一换能器支撑件，用于在第一开口内接收第一换能器。换能器的第一面的表面位于第一平面内。该设备还包括第二换能器支撑件，用于在第二开口内接收第二换能器。第二换能器的表面位于与第一平面大体上平行的第二平面内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及具有宽束超声波换能器的短距离超声波装置。
技术介绍
超声波换能器在被施加电信号时发射超声波，并/或在超声波信号入射在其上时产生电信号。一种公知的超声波换能器是压电超声波换能器。压电超音速换能器具有位于电极之间的压电材料。施加时变电信号可使得换能器产生机械振动，由此发出声学信号。相反， 向压电超声波换能器施加时变声学信号将使得换能器的压电材料产生时变电信号。很多公知的超声波换能器均具有较窄的传播束以及较窄的接收角度。超声波换能器可用于各种应用领域。例如，超声波换能器可用于测量及误差检测应用领域。一种测量应用领域以超声波换能器与超声波接收器之间的超声波吸收程度作为依据。如图1所示，一种包括用于吸收测量的超声波换能器的公知的设置方式利用通用窄束换能器。超声波设备100包括发射器支撑件101及接收器支撑件102。发射器支撑件 101包括第一容器103，在第一容器103中设置有超声波换能器104。接收器支撑件102包括第二容器105，在第二容器105中设置有接收换能器106。发射超声波换能器104发出相对较窄超声波束107(小于约10° )，该相对较窄超声波束107由也具有相对较窄接收角度 (小于约10° )的接收换能器106接收。如图1所示，发射及接收换能器104，105以角度偏移方式彼此相对布置。整体角度设置需要避免(即，因相长干涉或破坏干涉)在换能器104，105之间产生驻波，并避免在换能器104，105之间产生吸收媒介。此外，发射及接收换能器104，105还倾斜设置以避免发射超声波换能器104与接收超声波换能器106之间的驻波。如本领域技术人员所知，该驻波会不利地影响接收换能器106处检测到的声波的振幅。在依赖于相对精确的振幅测量及检测的应用领域(例如吸收测量领域)中，驻波会导致不可接受的测量不确定度。虽然公知的超声波设备100设置可用于减小发射及接收换能器104，106之间驻波的产生，但超声波设备100存在一些缺陷。例如，对第一及第二容器103，105的精确定位增加了支撑件101，102的制造复杂程度。此外，因为相对较窄的超声波束107，对准公差相对较严，由此增加了制造处理中的劳动强度。最后，最终产品的成本，或换能器104，106的对准精确性，或两者均会受到不利影响。此外，换能器104，106的角度偏差导致不能够有效地利用空间，由此对在特定应用领域中减小设备100的整体尺寸构成限制。因此，需要一种至少可克服公知换能器的上述缺陷的设备。
技术实现思路
根据代表性实施例，一种设备包括第一换能器支撑件，用于在第一开口内接收第一换能器，其中第一换能器的第一面的表面位于第一平面内；以及第二换能器支撑件，用于在第二开口内接收第二换能器。第二换能器的表面位于与第一平面大体上平行的第二平面内根据另一代表性实施例，一种超声波装置包括第一换能器支撑件，包括第一开口 ；第一超声波换能器，其布置在第一开口内，第一超声波换能器具有第一宽度，第一宽度与第一超声波换能器发送或接收的第一波长在大小方面大体上相同，其中，第一换能器的第一面的表面位于第一平面内；第二换能器支撑件，包括第二开口 ；以及第二超声波换能器，其布置在所述第二开口内，第二超声波换能器具有第二宽度，第二宽度与第二超声波换能器发送或接收的第二波长在大小方面大体上相同。第二换能器的表面位于第二平面内。附图说明参考附图，根据以下具体描述可充分理解本专利技术。特征并非按比例绘制。在适当的情况下，使用类似的参考标号来表示类似的特征。图1示出了公知的超声波设备。图2A示出了根据代表性实施例的设备。图2B示出了根据代表性实施例的设备。图3A示出了根据代表性实施例的压电微加工超声波换能器(pMUT)的剖视图。图;3B示出了图3A所示的pMUT的俯视图。图4A-4C示出了根据代表性实施例的pMUT的剖视图。具体实施例方式这里，未特定指明的要素的数目可以是单数或复数。除了其常规意思之外，术语“大致”或“大体上”对本领域的普通技术人员而言意指具有可接受的限度或程度。例如，“大体上消除”意指本领域的技术人员认为消除是可接受的。除了其常规意思之外，术语“约”对本领域的普通技术人员而言意指在可接受的限度或量内。例如，“约相同”意指本领域的技术人员将认为被比的项相同。在以下详细描述中，为了说明而非限制目的，给出了揭示了具体细节的代表性实施例以助于对本申请的深入理解。可能会省略对公知装置、材料及制造方法的描述以避免模糊对代表性实施例的描述。但是，根据代表性实施例，可以使用对本领域的普通技术人员而言公知的那些装置、材料及方法。图2A示出了根据代表性实施例的设备200。设备200包括第一换能器支撑件201 及第二换能器支撑件202。第一换能器支撑件201包括第一开口 203，而第二换能器支撑件202包括第二开口 204。第一换能器205布置在第二开口 204内，而第二换能器206布置在第二开口 204内。如下所述，第一及第二换能器205，206可以是各种相对较宽束(或相对较广束)超声波换能器中的一种，例如微加工超声波换能器MUT。第一换能器205包括第一面207，而第二换能器206包括第二面208。在本实施例中，第一及第二面207，208具有可与换能器205，206的发射射线的波长相比较的线性尺寸 “W” (即，在换能器的面大致呈圆形的情况下为直径)。如根据诸如活塞的单一声学模型而言，该相对尺寸确保了换能器205，206的较宽束发射以及较大接收角度。第一换能器205 位于开口 203内，由此第一面207与第二内表面210大致平齐。第二换能器206位于第二开口 204内，由此第二面208与第二内表面210大致齐平。如图2A所示，第一内表面209与第二内表面210相对，并且通过缝隙211而与第二内表面210相分离。因此，将第一换能器205布置在第一开口 203中以及将第二换能器布置在第二开口 204中使得将第一面207 (沿x-z平面)以及第二面208 (沿χ-z平面)布置为相对关系，并且被缝隙211分离(图2A中尺寸“g”所示)。第一换能器205的第一面 207与第二换能器206的第二面208可以彼此平行(即，位于平行平面内)。此外，开口 203 及204被布置使得第一及第二换能器205、，206彼此横向偏移了一个偏移距离“d” (图2A 所示)，其中“d”是从第二换能器206的中心至第一换能器205的中心的距离。注意，第一及第二换能器205、206(以及第一及第二面207、208)的横向偏移仅是示意性质。可以想到小于图示及大于图示的横向偏移。但是，为了使第一及第二换能器205，206之间的驻波的形成最小化，偏移“d”不应小于“W”。此外，为了确保从发射换能器(例如，205)到接收换能器(例如，206)接收到足够的能量，横向偏移应当不大于束角“A”的正切与分离距离g的乘积:d ( tan(A)*g。在代表性实施例中，第一换能器205起发射器的作用，并提供相对较宽束超声波信号213，其在入射平面具有宽度214 (宽度214等于2*tan (A) *g)，该入射平面是第二换能器206的第二面208的平面。说明性地，第一换能器205的束角“A”处于约15°至约80° 的范围内。第二换能器2本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种设备，包括：第一换能器支撑件，用于在第一开口内接收第一换能器，其中，所述第一换能器的第一面的表面位于第一平面内；第二换能器支撑件，用于在第二开口内接收第二换能器，其中，所述第二换能器的表面位于与所述第一平面大体上平行的第二平面内。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：欧斯瓦尔多·布卡福斯卡，史蒂文·马丁，布鲁斯·比奥德瑞，
申请(专利权)人：安华高科技无线IP新加坡私人有限公司，
类型：发明
国别省市：SG