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    重庆时时彩返奖率是多少: 一种声学聚焦换能装置.pdf

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    一种 声学 聚焦 装置
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110099313.3

    申请日:

    2011.04.20

    公开号:

    CN102254549A

    公开日:

    2011.11.23

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G10K 11/26申请日:20110420|||公开
    IPC分类号: G10K11/26 主分类号: G10K11/26
    申请人: 东南大学
    发明人: 万广通; 董卫; 王红星; 吴仲武; 姚丽
    地址: 210096 江苏省南京市四牌楼2号
    优先权:
    专利代理机构: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204 代理人: 柏尚春
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    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110099313.3

    授权公告号:

    102254549B||||||

    法律状态公告日:

    2012.07.18|||2012.01.04|||2011.11.23

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种声学聚焦换能装置,包括信号源、导线和热致声辐射源,所述的热致声辐射源包括加热层、电绝缘层和支撑块,支撑块的一面设置为曲面,电绝缘层覆盖在支撑块的曲面的表面,加热层覆盖在电绝缘层的表面,并且加热层是具有焦点的曲面;所述的导线分别连接信号源和热致声辐射源的加热层,使导线、信号源和加热层构成一闭合电路。该结构的声学聚焦换能装置无任何振动部件,能够将电信号转换为声信号并将声信号聚焦,从而提高了声学聚焦换能装置的工作稳定性,延长整个装置的使用寿命。

    权利要求书

    1.一种声学聚焦换能装置,其特征在于,该装置包括信号源(1)、导线(5)和热致声辐射源(6),其中,所述的热致声辐射源(6)包括加热层(2)、电绝缘层(3)和支撑块(4),支撑块(4)的一面设置为曲面,电绝缘层(3)覆盖在支撑块(4)的曲面的表面,加热层(2)覆盖在电绝缘层(3)的表面,并且加热层(2)是具有焦点的曲面;所述的导线(5)分别连接信号源(1)和热致声辐射源(6)的加热层(2),使导线(5)、信号源(1)和加热层(2)构成一闭合电路。2.按照权利要求1所述的声学聚焦换能装置,其特征在于:所述信号源(1)是具有调节输出功率功能的函数信号发生器。3.按照权利要求1所述的声学聚焦换能装置,其特征在于:所述的加热层(2)是由电热材料条依次串接组成,并且相邻电热材料条之间有间隙。4.按照权利要求3所述的声学聚焦换能装置,其特征在于:所述的电热材料条的导热率≥10W/(m·K),比热容≤500J/(kg·K),厚度≤0.1mm。5.按照权利要求4所述的声学聚焦换能装置,其特征在于:所述的电热材料条是由镍铬合金材料或者铁铬铝合金材料制成。6.按照权利要求3、4或5所述的声学聚焦换能装置,其特征在于:所述的每根电热材料条的宽度为0.5mm~2mm,相邻电热材料条之间的间隙小于0.5mm。7.按照权利要求1所述的声学聚焦换能装置,其特征在于,所述的电绝缘层(3)是导热率在0.5W/(m·K)~1.5W/(m·K)之间的绝缘胶制成。8.按照权利要求1所述的声学聚焦换能装置,其特征在于:所述的支撑块(4)是由机械强度≥240MPa、比热容≥400J/(kg·K)的金属制成。9.按照权利要求1所述的声学聚焦换能装置,其特征在于,所述的加热层(2)呈抛物面或者凹球面。10.按照权利要求1所述的声学聚焦换能装置,其特征在于,所述的支撑块(4)的曲面位于支撑块(4)的顶面。

    说明书

    一种声学聚焦换能装置

    技术领域

    本发明属于电信号转换为声信号,以及声信号聚焦的技术领域,具体来说,涉及一种声学聚焦换能装置。

    背景技术

    声学聚焦换能器被广泛用于材料分析、声学显微成像、遥测??氐攘煊?。大多声学聚焦换能器利用输入的电信号产生的不同形式驱动力,带动振膜振动,实现电信号转换为声信号,再通过声学透镜等手段将声信号聚焦。在申请号为200420003466.9的中国专利申请文件中,公开了一种减小主瓣宽度并延长景深的声学聚焦换能器,该换能器由引线、声学透镜和压电薄膜组成,其压电薄膜的两面分别镀有圆形电极和环形电极,其圆形电极同声学透镜的平面端连接,脉冲调制的微波信号通过引线分别施加压电薄膜的两个电极上,在压电薄膜中激发出机械振动,该振动通过声学透镜被汇聚到焦点区域内。该专利申请文件中,采用的就是传统声学聚焦换能器,即具有振动部件(压电薄膜)的声学聚焦换能器。传统声学聚焦换能器制作工艺复杂、并且长期使用过程中振膜易受潮、压电陶瓷部件会出现疲劳以致破裂。传统声学聚焦换能器中诸如压电薄膜等振动部件的工作性能不稳定、使用过程中易损坏,从而限制了传统声学聚焦换能器的发展。

    发明内容

    技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种声学聚焦换能装置,利用电热材料焦耳效应、气体的热胀冷缩原理和凹面聚焦特性,将输入电信号转换为声信号,并实现对声信号进行聚焦的装置,在该装置中省略了传统声学聚焦换能装置中的振动部件,从而提高了声学聚焦换能装置的工作稳定性,延长整个装置的使用寿命。

    技术方案:为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是声学聚焦换能装置,包括信号源、导线和热致声辐射源,其中,所述的热致声辐射源包括加热层、电绝缘层和支撑块,支撑块的一面设置为曲面,电绝缘层覆盖在支撑块的曲面的表面,加热层覆盖在电绝缘层的表面,并且加热层是具有焦点的曲面;所述的导线分别连接信号源和热致声辐射源的加热层,使导线、信号源和加热层构成一闭合电路。

    有益效果:与现有技术相比,采用本发明的技术方案的有益效果是:提高了声学聚焦换能装置的工作稳定性,延长整个装置的使用寿命。传统的声学聚焦换能装置包括了振动部件,通过振动部件来实现电信号向声信号的转换,以及声信号的聚焦。而本技术方案从另一种角度出发,利用电热材料焦耳效应、气体的热胀冷缩原理和凹面聚焦特性,将输入电信号转换为声信号,并实现对声信号进行聚焦。本技术方案中仅设置了信号源、导线和热致声辐射源,整个装置结构简单。同时,本技术方案的声学聚焦换能装置不包含任何振动部件,从而减少了电信号转换为声信号的中间处理环节,提高了整个装置的工作稳定性,延长了整个装置的使用寿命。另外,本技术方案中的信号源是具有调节输出功率功能的函数信号发生器,所以声学聚焦换能装置的工作频率和工作功率可选择。根据实验要求,声学聚焦换能装置的大小也可以根据需要做任意的改变,容易满足实验要求。本技术方案的声学聚焦换能装置在材料分析、声学显微成像、航空航天,军事等领域有着广泛的应用前景。

    附图说明

    图1是本发明的结构示意图。

    图2是本发明中的热致声辐射源的俯视图。

    图3是图2中的A-A剖视图。

    图中有:信号源1、加热层2、电绝缘层3、支撑块4、导线5、热致声辐射源6。

    具体实施方式

    下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明。

    如图1、图2和图3所示,本发明的一种声学聚焦换能装置,包括信号源1、导线5和热致声辐射源6。热致声辐射源6是将加热层2产生的热能转换为声能,并将声波辐射出去的一种声源装置。热致声辐射源6包括加热层2、电绝缘层3和支撑块4。支撑块4的一面为曲面。该曲面可以设置在支撑块4的侧面。优选在支撑块4的顶面设置曲面,这样便于声学聚焦换能装置进行电信号转换为声信号,以及声信号聚焦的操作。电绝缘层3覆盖在支撑块4的曲面的表面,加热层2覆盖在电绝缘层3的表面。这样,电绝缘层3?嵌至在支撑块4和加热层2之间。加热层2为具有焦点的曲面,例如可以是抛物面或者凹球面。由于加热层2覆盖在电绝缘层3上,电绝缘层3覆盖在支撑块4中的曲面上,所以,当支撑块4的一侧为抛物面或凹球面时,电绝缘层3和加热层2也相应地为抛物面或凹球面。导线5分别连接信号源1和热致声辐射源6的加热层2,使导线5、信号源1和加热层2构成一闭合电路。

    上述结构的声学聚焦换能装置的制作过程是:首先选择一侧具有凹球面的铁块作为支撑块4,然后在支撑块4的凹球面涂摸一层厚为2mm、导热率为1.2?W/(m·K),工作温度为-55℃~+250℃的耐高温绝缘胶作为电绝缘层3,随后将若干段宽1.5mm、厚为0.05mm的镍铬合金电热材料条以串联的方式粘贴于电绝缘层3的表面,相邻镍铬合金电热材料条的间隙为0.2mm,从而形成一表面为凹球面的加热层2。

    上述结构的声学聚焦换能装置的工作原理及过程是:信号源1产生的具有一定周期和功率的电信号。当信号源1通过导线5与热致声辐射源6中的加热层2相连接时,由信号源1输出波形为正弦或矩形的电信号接入加热层2中。加热层2会产生瞬时的热信号,促使加热层2表面的气体产生与热信号变化相一致的压力振荡,从而形成声信号并向外辐射。也就是说,利用加热层2的电热材料焦耳效应及电热材料足够薄、热惯性足够小特点,使电热材料产生瞬时响应的热功率信号,并利用加热层2与其表面气体之间的热传导及气体热胀冷缩原理,使加热层2表面的气体产生压力振荡,从而电信号沿加热层2表面法线方向会辐射出与输入电信号相对应的声信号,实现了电信号转换为声信号。利用加热层2的曲面结构聚焦作用,使沿加热层2表面法向方向辐射出的声信号在抛物面或凹球面的焦点区域聚焦,此区域内声信号强度要大于其它区域的声信号强度,从而实现了辐射声信号的聚焦。

    进一步,所述信号源1是具有调节输出功率功能的函数信号发生器。例如采用型号为YB1601P型的功率函数信号发生器。通过调节功率函数信号发生器的功率输出旋钮,可达到调节热致声辐射源6输出声信号强度的目的。

    进一步,如图2所示,所述的加热层2是由电热材料条依次串接组成,并且相邻电热材料条之间有间隙。相邻电热材料条之间的连接可采用导线通过焊接、绞合连接或者缠接等常用的导线连接方式。这样,只需要用两根导线5,一根导线5连接信号源1的输入端和加热层2中第一个电热材料条的始端,另一根导线5连接信号源1的输出端和加热层2中最后一个电热材料条的末端,就可以使导线5、信号源1和加热层2构成一闭合电路。为减小加热层2自身热惯性对声学聚焦换能装置性能的影响,电热材料条的导热率≥10?W/(m·K)、比热容≤500J/(kg·K),厚度≤0.1mm以内。例如,采用镍铬合金材料,或铁铬铝合金材料制成电热材料条,然后电热材料条依次串接组成加热层2。通常情况下,电热材料条的宽度为0.5mm~2mm,相邻电热材料条之间的间隙小于0.5mm,进一步,由于构成加热层2的电热材料条产生的热功率中有交流和直流部分,其中的交流部分是产生声信号的根源,因此,电绝缘层3的组成材料必须电绝缘、导热率小,可以有效抑制热功率中的交流部分流向电绝缘层3,以加强交流部分对加热层2表面气体的作用。所述的电绝缘层3由绝缘胶制成,其导热率在0.5W/(m·K)~1.5W/(m·K)之间,例如可以是0.5W/(m·K)、1?W/(m·K)和1.5W/(m·K)。

    进一步,为支撑加热层2和电绝缘层3,同时储存电绝缘层3传递来热量,支撑块4采用机械强度≥240MPa、比热容≥400J/(kg·K)的金属制成,例如采用铁块或铜块。

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