空气声换能器组件的制作方法

本实用新型属于换能器技术领域，具体涉及一种空气声换能器组件。

背景技术：

空气声在日常生活中的应用非常广泛，如汽车的倒车雷达，无人机的距离传感器等等。但这些应用都是弱超声的应用，强度高的空气声的应用还比较少见，其原因是强空气声特别是极强空气声的换能器的技术还达不到要求。

现有技术的空气声换能器主要以压电陶瓷片为振子，在其上安装振动膜片，压电陶瓷带动膜片振动，使得膜片产生超声波并在空气中传播形成空气声。这种空气声换能器的具有效率低、所运用的声强低等缺点。

技术实现要素：

本实用新型至少部分解决现有的空气声换能器的具有效率低、所运用的声强低的问题，提供一种效率高、声强高的空气声换能器组件。

解决本实用新型技术问题所采用的技术方案是一种空气声换能器组件，包括：

变幅杆，呈柱状；

空气声振子，呈空心锥形，所述空心锥形的顶点与所述变幅杆的一端连接，且所述变幅杆的轴线与所述空心锥形的轴线在同一条线上；

换能器背衬，设置于所述变幅杆远离所述空气声振子的一侧。

进一步优选的是，所述空心锥形的底面直径为1毫米至300毫米，所述空心锥形的轴线与母线之间的夹角为0°至90°。

进一步优选的是，所述变幅杆与所述空气声振子是一体成型，或者所述变幅杆与所述空气声振子是可拆卸连接。

进一步优选的是，该空气声换能器组件还包括：压电晶片，连接于所述变幅杆与所述换能器背衬之间。

进一步优选的是，该空气声换能器组件还包括：外壳，呈空心柱状，所述变幅杆、所述空气声振子、所述换能器背衬以及所述压电晶片均位于所述外壳中；所述变幅杆包括安装结构，位于所述变幅杆靠近所述压电晶片的一端，所述安装结构的外径大于所述变幅杆靠近所述空气声振子处的外径，所述安装结构与所述外壳的内壁连接。

进一步优选的是，该空气声换能器组件还包括：支撑盘，连接于所述安装结构与所述外壳的内壁之间，所述支撑盘由弹性材料构成。

进一步优选的是，该空气声换能器组件还包括：隔声片，呈具有中心孔的片状，套设于所述变幅杆靠近所述空气声振子的位置，所述隔声片的外边缘与所述外壳对应位置的内表面连接，所述隔声片与所述变幅杆的对应外表面之间具有间隙。

进一步优选的是，该空气声换能器组件还包括：电极引出端子，设置于所述外壳远离所述空气声振子的一端，所述电极引出端子的至少部分位于所述外壳之外；引出线，将所述压电晶片与所述电极引出端子电连接。

进一步优选的是，所述变幅杆、所述压电晶片和所述换能器背衬均呈空心柱状，且所述变幅杆、所述压电晶片以及所述换能器背衬的空心孔连通；所述空气声换能器组件还包括：第一接口，连接于所述换能器背衬远离所述压电晶片的一侧，所述第一接口的开口将所述换能器背衬的空心孔与外界连通。

进一步优选的是，该空气声换能器组件还包括：第二接口，设置于所述外壳远离所述空气声振子的一端，所述第二接口的至少部分位于所述外壳之外，所述第二接口的开口与所述第一接口的开口连通；连接软管，将所述第一接口和第二接口连接，所述连接软管由弹性材料形成。

进一步优选的是，该空气声换能器组件还包括：防护罩，设置于所述外壳靠近所述空气声振子的端面，覆盖所述外壳的空心孔。

本实施例的空气声换能器组件中，空气声振子的形状以及与变幅杆的连接关系不仅能够实现空气声换能器组件对强空气声的转换，而且其电声转换效率也大大提高。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1为本实用新型的实施例的一种空气声换能器组件的结构示意图；

图2为本实用新型的实施例的一种空气声换能器组件的部分结构的结构示意图；

其中，附图标记为：1、空气声振子；2、变幅杆；21、安装结构；3、换能器背衬；4、压电晶片；5、外壳；6、支撑盘；7、隔声片；8、电极引出端子；9、引出线；10、第一接口；11、第二接口；12、连接软管；13、防护罩。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

以下将参照附图更详细地描述本实用新型。在各个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。此外，在图中可能未示出某些公知的部分。

在下文中描述了本实用新型的许多特定的细节，例如部件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本实用新型。但正如本领域的技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本实用新型。

实施例1：

如图1和图2所示，本实施例提供一种空气声换能器组件，包括：

变幅杆2，呈柱状；

空气声振子1，呈空心锥形，空心锥形的顶点与变幅杆2的一端连接，且变幅杆2的轴线与空心锥形的轴线在同一条线上；

换能器背衬3，设置于变幅杆2远离空气声振子1的一侧。

其中，也就是说空气声振子1和换能器背衬3分别位于呈柱状的变幅杆2的两端，且空气声振子1与变幅杆2是直接连接的，换能器背衬3与变幅杆2是直接或者间接连接。空气声振子1呈空心锥形相当于空气声振子1为近似喇叭状。空心锥形的顶点与变幅杆2的一端连接相当于空心锥形的底面背离变幅杆2的一端。

具体的，换能器背衬3能够将接收到的空气声能量产生的振动(如在电压的作用下形成的)反射至变幅杆2，变幅杆2再将该振动传播至空气声振子1，以使空气声振子1发生振动，从而实现了电声转换。

本实施例的空气声换能器组件中，空气声振子1的形状以及与变幅杆2的连接关系不仅能够实现空气声换能器组件对强空气声的转换，而且其电声转换效率也大大提高。

需要说明的是，本申请的空气声振子1的形状不一定为严格的空心锥形，也可以是类似球冠面的形状，即相当于空心锥形的侧面是具有一定弧度的面。

优选的，空心锥形的底面直径为1毫米至300毫米，如图2中的d所示，空心锥形的轴线与母线之间的夹角为0°至90°，如图2中的角b的一半所示。

当空气声振子1的尺寸符合上述尺寸时，能够进一步空气声换能器组件对强空气声的转换的性能，且其电声转换效率也进一步提高。

需要说明的是，空心锥形的轴线与母线之间的夹角与空气声的频率有关，本实施例的空气声换能器组件的空气声的频率范围可以覆盖声频和超声范围，如1khz～200khz。

优选的，变幅杆2与空气声振子1是一体成型，或者变幅杆2与空气声振子1是可拆卸连接。

其中，也就是说变幅杆2与空气声振子1可以是一体成型，即相当于变幅杆2与空气声振子1之间是不能拆卸的，经过一次加工完成，这种结构能够使得变幅杆2和空气声振子1承受由于振动而产生的较大应力，不仅保证的空气声换能器组件的性能，而且能够延长其使用寿命。

此外，变幅杆2与空气声振子1的也可以是可拆卸连接，例如是铆接、螺钉连接或焊接等，这种结构能够使得变幅杆2与空气声振子1的制备工艺简单，同时也能够使得变幅杆2和空气声振子1承受由于振动而产生的较大应力。

优选的，本实施例的空气声换能器组件还包括：压电晶片4，连接于变幅杆2与换能器背衬3之间。

其中，也就是说在空气声换能器组件中，变幅杆2、空气声振子1、换能器背衬3以及压电晶片4的分布依次为空气声振子1、变幅杆2、压电晶片4、换能器背衬3。

具体的，首先是在电压的作用下压电晶片4将空气声能量产生的振动传给换能器背衬3，其次换能器背衬3将该振动反射至变幅杆2，变幅杆2再将振动传播至空气声振子1，以使空气声振子1发生振动，从而实现了电声转换。

优选的，本实施例的空气声换能器组件还包括：外壳5，呈空心柱状，变幅杆2、空气声振子1、换能器背衬3以及压电晶片4均位于外壳5中；变幅杆2包括安装结构21，位于变幅杆2靠近压电晶片4的一端，安装结构21的外径大于变幅杆2靠近空气声振子1处的外径，安装结构21与外壳5的内壁连接。

其中，也就是说为了保证变幅杆2在振动的过程中除安装结构21之外的部分不会碰到外壳5的内壁，除了安装结构21之外变幅杆2的其余部分的外径均远远小于外壳5的内径。

而安装结构21的主要作用是将变幅杆2与外壳5固定，同时由于空气声振子1、换能器背衬3以及压电晶片4均与变幅杆2固定连接，则当变幅杆2与外壳5固定之后，空气声振子1、换能器背衬3以及压电晶片4都可以稳定的固定在外壳5中。

外壳5对变幅杆2、空气声振子1、换能器背衬3以及压电晶片4等结构具有保护作用，从而保证的空气声换能器组件中各个结构的性能，而且能够延长该空气声换能器组件的使用寿命。

优选的，本实施例的空气声换能器组件还包括：支撑盘6，连接于安装结构21与外壳5的内壁之间，支撑盘6由弹性材料构成。

其中，由于变幅杆2是柱状的，支撑盘6可以是中间具有通孔的盘状，套在变幅杆2的安装结构21处，同时支撑盘6的外径可以与外壳5的内径匹配，且与外壳5的内壁固定，从而实现将安装结构21与外壳5连接。

支撑盘6由弹性材料形成可以对变幅杆2的振动起到缓冲作用，从而减少变幅杆2由于振动产生的应力，不仅能够保证变幅杆2的性能，而且延长变幅杆2的使用寿命。

优选的，本实施例的空气声换能器组件还包括：隔声片7，呈具有中心孔的片状，套设于变幅杆2靠近空气声振子1的位置，隔声片7的外边缘与外壳5对应位置的内表面连接，隔声片7与变幅杆2的对应外表面之间具有间隙。

其中，也就是说隔声片7的外径与外壳5相对位置的内径匹配，且隔声片7的内径与隔声片7相对位置的外径尺寸相近(如隔声片7的内径与隔声片7相对位置的外径之差小于等于1mm)，这样隔声片7就能将空气声振子1与变幅杆2大部分结构扫除的空间间隔，从而可以防止空气声振子1辐射的声波传播至远离空气声振子1的变幅杆2的部分、换能器背衬3以及压电晶片4上，进而保证空气声换能器组件的性能。

需要说明的是，隔声片7可由塑料或金属材料形成或者是其他适合的材料形成。

优选的，本实施例的空气声换能器组件还包括：电极引出端子8，设置于外壳5远离空气声振子1的一端，电极引出端子8的至少部分位于外壳5之外；引出线9，将压电晶片4与电极引出端子8电连接。

其中，也就是说电极引出端子8上的电压通过引出线9传播至压电晶片4，以形成压电晶片4的振动。

优选的，变幅杆2、压电晶片4和换能器背衬3均呈空心柱状，且变幅杆2、压电晶片4以及换能器背衬3的空心孔连通；空气声换能器组件还包括：第一接口10，连接于换能器背衬3远离压电晶片4的一侧，第一接口10的开口将换能器背衬3的空心孔与外界连通。

其中，也就是说变幅杆2、压电晶片4和换能器背衬3依次连接，可以看作一个整体的空心柱状。变幅杆2的外径可以在由空气声振子1指向压电晶片4方向上依次增大。

通过第一接口10可以将能够制冷液体或者气体通入变幅杆2、压电晶片4和换能器背衬3的空心孔(如图1和图2中的a所示)中，从而对变幅杆2、压电晶片4和换能器背衬3起到散热作用，可避免变幅杆2、压电晶片4和换能器背衬3由于温度过高而影响空气声换能器组件的性能。

这种结构的方式不仅结构简单，而且散热效果好。

优选的，本实施例的空气声换能器组件还包括：第二接口11，设置于外壳5远离空气声振子1的一端，第二接口11的至少部分位于外壳5之外，第二接口11的开口与第一接口10的开口连通；连接软管12，将第一接口10和第二接口11连接，连接软管12由弹性材料形成。

其中，也就是说第二接口11相当于一个管道，通过连接软管12与第一接口10，这样能够制冷液体或者气体依次经过第二接口11、连接软管12以及第一接口10进入换能器背衬3中。第二接口11可以固定在外壳5远离空气声振子1的端面处。

连接软管12由弹性材料形成可以起到缓冲作用，从而可避免输入冷液体或者气体时产生的振动对换能器背衬3的影响，从而保证空气声换能器组件的性能。

优选的，本实施例的空气声换能器组件还包括：防护罩13，设置于外壳5靠近空气声振子1的端面，覆盖外壳5的空心孔。

其中，相当于防护罩13将变幅杆2、空气声振子1、换能器背衬3以及压电晶片4封在外壳5中，从而能够避免环境中的灰尘污物等进入外壳5内部，避免灰尘污物等对变幅杆2、空气声振子1、换能器背衬3以及压电晶片4的性能产生影响，进而保证空气声换能器组件的性能。

需要说明的是，防护罩13可以是由金属材料形成的网状，或者是其他适合的材料、结构。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

依照本实用新型的实施例如上文所述，这些实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施例。显然，根据以上描述，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地利用本实用新型以及在本实用新型基础上的修改使用。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

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