Коммутируемые матрицы преобразователя

В данных преобразователях перемещение УЗ осуществляется путём последовательного переключения пьезоэлектрической матрицы с шагом равным ширине одного пьезоэлемента (либо ширине группы синфазно включенных элементов)

Конструктивно линейные и конвексные, коммутируемые матрицы отличаются от фазированных пространственной протяжённостью матрицы, геометрической формы апертуры и числом коммутируемых пьезоэлементов.

Обычно, для достижения требуемой протяжённости перемещения УЗ луча, требуются матрицы длиной 100 мм, число полосковых пьезоэлементов может достигать несколько сотен.

Существует общая проблема, как для линейных, так и для конвексных преобразователей. Эта проблема заключается в максимальной повторяемости однородных характеристик сканирования. Эта проблема обусловлена значительной протяжённостью апертур матриц; большим числом пьезоэлементов; в процессе сборки могут использоваться пьезоэлементы с разной керамикой. Частотный диапазон 1-10 МГц. При таких частотах получаются очень маленькие габаритные размеры пьезоэлементов, что создали дополнительную трудность при изготовлении и сборке.

С другой стороны на э/а характеристики преобразователя оказывали влияние выбор материала и способы изготовления таких элементов, как: демпфер, согласующие и фокусирующие слои, системы электрических соединений и др.

Основные технические характеристики преобразователя с частотой 3,5 МГц:

1. Число коммутируемых элементов матрицы – >80;
2. Общее число пьезоэлементов – 320;
3. Шаг матрицы- 0,4+-0,05;
4. Ширина пьезоэлемента, мм – 0,3;
5. Зазор между пьезоэлементами, мм – 0,09+-0,05;
6. Число пьезоэлементов, объединяемых в один коммутируемый элемент - 4;
7. Общая длина матрицы, мм - 90;
8. Допуск на неравномерность размещения пьезоэлементов относительно апертуры матрицы +-0,1мм.

Рассмотрим конструкцию линейного сканирующего многоєлементного преобразователя, сотсощих из конструктивно объединённых матриц дискретных пьезоэлементов

(полосковых пьезоэлементов), которая после введения средства согласования, фокусировки, демфирования, электрического монтажа, образуют модуль линейной сканирующей коммутируемой матрицы пьезоэлементов.

Тыльная сторона матрицы покрыта демфирующего материала. Рабочая поверхность покрыта слоем согласующего материала.

Электроды, покрывающие пьезоэлементы со стороны рабочей поверхности матрицы, гальванически соединены между собой и заземлены. Электроды тыльной поверхности соединены положительным кабелем с многоконтактным разъемом.

Способы изготовления матрицы:

- способ А:

Наиболее распространённый способ изготовления. Предполагает сборку матрицы из дискретных пьезоэлементов, путём их фиксации в рамке – магазине с последующей индивидуальной распайкой.

Недостатки:

Данный способ изготовления не обеспечивает требуемой точности и производительности изготовления.

Причины:

1. разброс параметров пьезоэлеметов, изготовленных индивидуально;
2. Погрешность установки и распайки.

Из-за этих причин не обеспечивается требуемая однородность характеристик преобразователей вдоль рабочей поверхности матрицы.

Недостатком является так же то, что требуется специальные приспособления в виде рамки магазина, индивидуальная распайка черезвычайно трудоёмка.

- способ Б:

Матрица изготавливается из монолитной пьезопластины. Либо нанесением электродов, либо нарезка фазово разделяющие элементы. Наиболее рационален способ нарезки пьезоэлементов из монолитной пьезопластины после сборки.

Этапы изготовления модуля сканирующей, коммутирующей матрицы:

1. Модуль изготавливается из монолитной поляризированной по толщине пьезопластины, на поверхность которой нанесены электроды.

На первом этапе на тыльную сторону пьезопластины наносят демфер.

Форма демфера паралелипипед. Края пьезопластины остаются непокрытыми демферами.

1. На тыльную часть демфера в процессе полимеризации компаунда укрепляется рамка 12, придающая модулю жёрсткость.
2. К боковым противоположным поверхностям демфера крепятся гибкие шлейфы печатных проводников. Наносятся эти шлейфы с шагом = удвоенному шагу размещения 2-ух пьезоэлементов.

1. Производится распайка.
2. Дополнительно по боковому контуру полученная конструкция покрывается эпоксидным компаундом.

1. Пьезопластина режиться на полосковые элементы. Порезка осуществляется со стороны рабочей поверхности. Порезка осуществляется в 2 этапа. Сначала режутся глубокие пазы, которые заполняются клеем, который выполняет роль диэлектрика. На втором этапе нарезаются более мелкие пазы. Пазы заполняются клеем.

1. Наносится на поверхность пьезоэлемента металлическое покрытие, которое образует общий электрод на второй поверхности. Образованный электрический контакт соединяется с общим проводом на разъёме. После металлизации наносится согласующий слой, приклеивают фокусирующую линзу.

Дата добавления: 2014-01-07