专利名称：单脉冲声电/电声转换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及声无损检测装置，特别是电气绝缘材料的测量装置中，将声、电互相转换的器件。
声无损检测装置已经广泛用于建筑工程、军事领域和信息通讯业中材料和设备性能质量好坏的鉴定。而声脉冲的产生和接受是测量精确度的关键。现有的用压电陶瓷的声脉冲发生器只适合产生较宽的声脉冲，或一个声脉冲包，不能产生重复性好的单脉冲。其理由是众所周知的压电陶瓷不可能做得很薄，一般最薄只能做到0．2mm，这种尺寸的压电陶瓷所产生的声脉冲的脉宽至少有50微秒，因此用它产生声脉冲还可以，但不适合用它来接受声脉冲。同时压电陶瓷较脆，在相当薄时，极易损坏。用压电陶瓷的声脉冲发生器对电气绝缘材料，如聚合物材料进行测量时，声阻抗的匹配也较困难。
本实用新型的目的是提供一种用途广泛，特别适合电气绝缘材料的空间电荷分布测量装置中声电＼电声转换器，它能有效地产生和接受重复性好的单脉冲，并将它们进行声电＼电声互相转换。
本实用新型的目的是这样实现的，它是由上盖、下盖、将上、下盖固为一体的螺栓和螺母，及其内部有与上盖顶部外面的接头相连的上铝棒，和底端伸出下盖的下铝棒；在上铝棒的底端和下铝棒的顶端之间依次设有无压电性的PVDF背衬和PVDF压电膜；PVDF(聚偏氟乙烯)背衬的正反两面均固有一端是互相连接的金属膜、PVDF压电膜的正反两面均固有电极；金属膜把上铝棒和PVDF压电膜的上面电极联为一体，PVDF压电膜的下面电极与下铝棒相连，下铝棒与下盖之间用固定螺丝定位，上铝棒与上盖之间有绝缘圈固定和绝缘。
本实用新型具有以下的优点1．在上、下铝棒之间设置了PVDF压电膜和背衬，使本实用新型兼有了产生和接受声波并进行声电互相转换的双重功能。
2．由于采用了PVDF压电膜和背衬组成声电转换器，使单脉冲波形和重复性好，减少了测量的误差。
3．本实用新型结构简单，使用和维修方便，价廉耐用。
结合附图对本实用新型作进一步的描述。


图1为本实用新型的结构示意图请参阅图1，本实用新型是由背衬金属膜1、上铝棒2、接头3、绝缘圈4、上盖5、PVDF背衬6、螺母7、螺栓8、固定螺丝9、下盖10、下铝棒11、压电膜电极12、PVDF压电膜13组成。用螺栓8和螺母7将上盖5、下盖10固为一体，其内部设有顶端与上盖5顶端外面的接头3连接的上铝棒2，以及底端伸出下盖10的下铝棒11，在上铝棒2的底端和下铝棒11的顶端之间依次设有PVDF(聚偏氟乙烯)背衬6和PVDF压电膜12，PVDF背衬6没有压电性能，其正反两面均固有金属膜1，PVDF压电膜13的正反两面固有压电膜电极12，压电膜13的厚度可选择范围为5～100微米；PVDF背衬6的上下两个金属膜1之间有一端是相互连接的，下铝棒11与下盖10之间设有6个固定螺丝9，以便调节和固定下铝棒11的位置；上盖5顶部与上铝棒2之间设有绝缘圈4，使上铝棒2固定和起绝缘作用。
当本实用新型作为声波发生器时，首先接头3接受了外界的电脉冲后，通过上铝棒2到达PVDF背衬6的上下两个金属膜1加到PVDF压电膜13的两端，由于具有压电性能的PVDF压电膜13的作用，在PVDF压电膜13的负载端将电脉冲转换产生了单脉冲声波，经过背衬6整形之后，该声波通过下铝棒11传到下铝棒11底端的待测试样上，完成了一个电～声的转换过程，使本实用新型在声无损测量装置中起到声脉冲发生装置的作用。PVDF压电膜13的厚度可根据待测试样的厚度在5～100微米的范围内调正更换，松开螺栓8和螺母7将上盖5打开，换好PVDF压电膜13后，用固定螺丝9调正并固定后复位。
当本实用新型用做声波接受器寸，下铝棒11底端设有的待测试样中产生的声信号通过下铝棒11传播到下面涂有压电膜电极12的PVDF压电膜13上，PVDF背衬6滤掉多余的杂散波，再通过PVDF压电膜13把整形的声波信号转变成电信号，通过上铝棒2传到顶端固有的接头3，接头3可以是标准的BNC接头，上铝棒2和下铝棒11是硬质铝合金。
当本实用新型作为一个声无损检测装置(如固体电介质—聚合物材料中空间电荷分布的测量装置)的声电＼电声转换器时，它既能通过将高压电脉冲加到下铝棒11下的聚合物材料试样上，产生能反映出该聚合物的空间电荷分布的声信号，该声信号通过铝棒传播到PVDF压电膜13和PVDF背衬6，将声言号转换成电流信号，然后通过阻抗转换和放大器及示波器，在计算机上读出所测聚合物的空间电荷分布。也可以通过将高速电信号发生器发出的电脉冲加到本实用新型的上铝棒2上，然后传递到PVDF背衬6和PVDF压电膜13上，转换成声脉冲，该声脉冲通过下铝棒11传到聚合物试样上，在试样电极作用下产生电信号，最后到放大器、示波器，在计算机上读出所测聚合物的空间电荷分布。
权利要求1．单脉冲声电＼电声转换器，其特征是由金属膜(1)、上铝棒(2)、接头(3)、绝缘圈(4)、上盖(5)、PVDF背衬(6)、螺母(7)、螺栓(8)、固定螺丝(9)、下盖(10)、下铝棒(11)、压电膜电极(12)和PVDF压电膜(13)组成。通过螺母(7)和螺栓(8)将上盖(5)、下盖(10)固为一体的内部设有顶端与上盖(5)顶端外面的接头(3)连接的上铝棒(2)，以及底端伸出下盖(10)的下铝棒(11)，在上铝棒(2)的底端和下铝棒(11)的顶端之间依次设有PVDF背衬(6)和PVDF压电膜(13)，PVDF背衬(6)的正反两面均固有一端互相连接的金属膜(1)，PVDF压电膜(13)的正反两面固有压电膜电极(12)，下铝棒(11)与下盖(10)之间设有固定螺丝(9)，上铝棒(2)与上盖(5)顶部之间设有绝缘圈(4)。
2．根据权利要求1所述的单脉冲声电＼电声转换，其特征在于所述的PVDF压电膜(13)可根据待测试样的测试要求，进行更换，其厚度可选择范围在5～100微米之间。
专利摘要单脉冲声电/电声转换器涉及声无损检测装置中声、电互相转换装置,由上、下盖、及其内部的上铝棒和下铝棒、以及在上、下铝棒之间依次设有两面均固有金属膜的PVDF背衬和有电极的PVDF压电膜组成。本实用新型兼有产生和接受单次声脉冲并进行声、电互相转换的双重功能;产生的单脉冲的重复性好,减少了测量误差;结构简单,使用和维修方便,价廉耐用。可广泛用于电气绝缘材料、建筑、军事工程和信息通讯业中材料和设备性能质量鉴定的声无损检测装置中的声电互相转换装置。
文档编号G01N29/28GK2413286SQ00216240
公开日2001年1月3日 申请日期2000年1月20日 优先权日2000年1月20日
发明者张冶文, 李吉晓, 夏钟福 申请人:同济大学