CN109556705B - 超音波探头及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种超音波探头及其制作方法，超音波探头包括：压电元件，具有第一面和第二面；声匹配层，设置于该第一面；声匹配层具有第三面和第四面，该第三面与该第一面贴合；背胶层，设置于该第二面；以及声透镜，设置于该第四面；当声透镜处于第一温度范围时，声透镜显示第一颜色；当声透镜处于第二温度范围时，声透镜显示第二颜色。本发明的超音波探头的声透镜采用感温可变色材料制成，声透镜所处的温度范围不同，对应的颜色也不同，从而便于使用者判断声透镜的温度范围，并根据声透镜的温度范围决定是否继续使用超音波探头，从而保证超音波探头的检测准确度。
Description
技术领域
本发明涉及超音波测量领域，尤其是涉及一种超音波探头及其制作方法。
背景技术
目前常用的超音波探头不具备感测自身的声透镜的温度的功能，当超音波探头使用一段时间后，超音波探头的声透镜温度升高，若继续使用，则会直接影响超音波探头发出的超音波的特性，降低超音波探头的检测性能。因此，有必要设计一种新的超音波探头去克服上述问题。
发明内容
鉴于现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种超音波探头及其制作方法，该超音波探头能够指示自身的声透镜的温度范围，结构简单，使用方便。
为了达到上述目的，本发明提出一种超音波探头，该超音波探头包含：本体部；以及声透镜，设置于该本体部上；其中，当该声透镜处于第一温度范围时，该声透镜显示第一颜色；当该声透镜处于第二温度范围时，该声透镜显示第二颜色，该第一温度范围与该第二温度范围不同，且该第二颜色与该第一颜色不同。
作为可选的方案，该本体部包括：压电元件，具有相互背对的第一面和第二面；声匹配层，设置于该压电元件的第一面；该声匹配层具有相互背对的第三面和第四面，该声匹配层的第三面与该压电元件的第一面贴合，该声匹配层的的第四面上设置该声透镜；以及背胶层，设置于该压电元件的第二面。
作为可选的方案，当该声透镜显示第一颜色时，该超音波探头检测到的数据准确；当该声透镜显示第二颜色时，该超音波探头检测到的数据不准确。
作为可选的方案，该声透镜采用感温可变色材料制成以指示该声透镜的温度。
作为可选的方案，该感温可变色材料包括硅胶、环氧树脂、聚乙烯树脂、TPX透明塑料及微胶囊感温变色粉末，该TPX透明塑料为聚4-甲基戊烯的聚合物。
作为可选的方案，该微胶囊感温变色粉末的质量比浓度为0.1-5％w/w，该微胶囊感温变色粉末包括多个微胶囊，每一个该微胶囊内包覆有隐形染料、色形成剂及控温剂。
本发明还提供一种所述超音波探头的制作方法，包括以下步骤：
a)提供压电元件，在该压电元件的第一面上涂布该声匹配层；
b)对涂布有该声匹配层的该压电元件进行烘烤，使该声匹配层固化于该压电元件的第一面；
c)对背胶层原料加热使其熔化形成液态的背胶层原料，采用注塑成型的方式使该液态的背胶层原料在该压电元件的第二面上固化形成背胶层；
d)将硅胶、环氧树脂、聚乙烯树脂、TPX透明塑料及微胶囊感温变色粉末混合形成第一混合物，对该第一混合物加热使其熔化成液态的第二混合物，采用注塑成型的方式使该第二混合物于该声匹配层上固化形成声透镜。
作为可选的方案，步骤b)中采用烤箱对涂布有该声匹配层的该压电元件进行烘烤，烤箱的温度为70-90℃，烘烤时间为1.5-2.5小时。
作为可选的方案，在步骤c)中，采用注塑成型的方式形成该背胶层的具体方法为：提供第一模具，该第一模具内具有第一成型腔体，先将涂布有该声匹配层的该压电元件放置于该第一成型腔体内，再往该第一成型腔体内灌注该液态的背胶层原料，该液态的背胶层原料与该压电元件的第二面直接接触，接着于第一时间范围内静置，使该液态的背胶层原料于该压电元件的第二面固化形成该背胶层；该压电元件、该声匹配层及该背胶层的整体结构的形状与该第一成型腔体的形状相同。
作为可选的方案，在步骤d)中，采用注塑成型的方式形成该声透镜的具体方法为：提供第二模具，该第二模具内具有第二成型腔体，先将该压电元件、该声匹配层及该背胶层的整体结构放置于该第二成型腔体内，再往该第二成型腔体内灌注该第二混合物，该第二混合物与该声匹配层的第四面直接接触，接着于第二时间范围内静置，使该第二混合物于该声匹配层的第四面固化形成该声透镜。
与现有技术相比，本发明的超音波探头的声透镜采用感温可变色材料制成，声透镜所处的温度范围不同，对应的颜色也不同，从而便于使用者判断声透镜的温度范围，并根据声透镜的温度范围决定是否继续使用超音波探头，从而保证超音波探头的检测准确度。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为本发明的超音波探头的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的超音波探头的制作方法的流程图。
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
如图1所示，图1为本发明的超音波探头100的一实施例的结构示意图，本发明的超音波探头100包括本体部及设置于本体部上的声透镜4，本体部包括压电元件1、声匹配层2及背胶层3，其中，压电元件1具有相互背对的第一面和第二面，压电元件1的第一面设置声匹配层2，压电元件1的第二面设置背胶层3，声匹配层2具有相互背对的第三面和第四面，声匹配层2的第三面与压电元件1的第一面贴合，声匹配层2的第四面设置声透镜4。
其中，声透镜4采用感温可变色材料制成以便于指示声透镜4的温度，感温可变色材料包括硅胶、环氧树脂、聚乙烯树脂、TPX透明塑料及微胶囊感温变色粉末。其中，TPX透明塑料为聚4-甲基戊烯的聚合物，微胶囊感温变色粉末的质量比浓度为0.1-5％w/w，微胶囊感温变色粉末包括多个微胶囊，每一个微胶囊内包覆有隐形染料、色形成剂及控温剂。
在本实施例中，声透镜4在固定的温度范围t(例如0℃<t≤50℃)内具有变色功能，声透镜4可以具有两种不同的颜色，且声透镜4能够在两种颜色之间切换，即声透镜4的变色具有可逆性，当声透镜4处于第一温度范围t1时(例如0℃<t1≤28℃)，声透镜4显示第一颜色(例如白色)；当声透镜4处于第二温度范围t2时(例如-28℃<t1≤50℃)，声透镜4显示第二颜色(例如红色)，第一温度范围t1与第二温度范围t2不同，且第二颜色与第一颜色不同。当该声透镜4具有第一颜色时，说明声透镜4的温度较低，超音波探头100检测到的数据准确；当该声透镜显示第二颜色时，说明声透镜4的温度较高，此时声透镜4会影响压电元件1发出的超音波的特性，导致超音波探头100检测到的数据不准确。
于实际应用时，声透镜4还可以具有两种以上的颜色，以声透镜4具有三种颜色为例，当声透镜4处于第一温度范围t1时(例如0℃<t1≤20℃)，声透镜4显示第一颜色(例如白色)；当声透镜4处于第二温度范围t2时(例如20℃<t2≤31℃)，声透镜4显示第二颜色(例如粉红色)；当声透镜4处于第三温度范围t3时(例如31℃<t3≤50℃)，声透镜4显示第三颜色(例如大红色)，第一温度范围t1、第二温度范围t2和第三温度范围t3均不相同，第一颜色、第二颜色和第三颜色均不相同。当声透镜4具有三种以上的颜色时，声透镜4在不同的温度范围下具有不同的颜色，具体原理与声透镜4具有两种颜色或三种颜色的情况类似，故不另赘述。
在本发明中，鉴于声透镜4在不同的温度范围下具有不同的颜色，使用者可根据声透镜4显现的颜色来判断是否使超音波探头100继续工作，以声透镜4具有两种颜色为例，当声透镜4显现为第一颜色(例如白色)，则说明声透镜4的温度不高，超音波探头100的检测性能较佳，可以继续工作；当声透镜4显现为第二颜色(例如红色)，则说明声透镜4的温度较高，超音波探头100的检测性能较差，需要停止工作，待声透镜4冷却一段时间后显现的颜色变为第一颜色后方可再次工作。这种变色设计能够方便使用者合理的使用超音波探头100，既可以保证超音波探头100的检测准确度，又能提高超音波探头100的使用寿命。
本发明还提供一种所述超音波探头100的制作方法，如图2所示，图2为本发明的超音波探头100的制作方法的流程图，所述超音波探头100的制作方法包括以下步骤：
a)提供压电元件，在压电元件1的第一面上涂布声匹配层2；
b)对涂布有声匹配层2的压电元件1进行烘烤，使声匹配层2固化于压电元件1的第一面；
c)对背胶层原料加热使其熔化形成液态的背胶层原料，采用注塑成型的方式使液态的背胶层原料在压电元件1的第二面上固化形成背胶层3；
d)将硅胶、环氧树脂、聚乙烯树脂、TPX透明塑料及微胶囊感温变色粉末混合形成第一混合物，对第一混合物加热使其熔化成液态的第二混合物，采用注塑成型的方式使第二混合物于声匹配层2上固化形成声透镜4。
与具体实施时，步骤b)中采用烤箱对涂布有声匹配层2的压电元件1进行烘烤，烤箱的温度为70-90℃，烘烤时间为1.5-2.5小时，烤箱的温度和烘烤时间可以根据生产需要以及声匹配层2的原料特性(如固化温度及固化湿度)适应调整，并不以此为限，优选的，烤箱的温度为80℃，烘烤时间为2小时。
此外，在步骤c)中，采用注塑成型的方式形成背胶层3的具体方法为：提供第一模具，第一模具内具有第一成型腔体，先将涂布有声匹配层2的压电元件1放置于第一成型腔体内，再往第一成型腔体内灌注液态的背胶层原料，液态的背胶层原料与压电元件1的第二面直接接触，接着于第一时间范围内静置，使液态的背胶层原料于压电元件1的第二面固化形成背胶层3；压电元件1、声匹配层2及背胶层3的整体结构的形状与第一成型腔体的形状相同。
在步骤d)中，采用注塑成型的方式形成声透镜4的具体方法为：提供第二模具，第二模具内具有第二成型腔体，先将压电元件1、声匹配层2及背胶层3的整体结构放置于第二成型腔体内，再往第二成型腔体内灌注第二混合物，第二混合物与声匹配层2的第四面直接接触，接着于第二时间范围内静置，使第二混合物于声匹配层2的第四面固化形成声透镜4。
在本实施例中，采用注塑成型的方式形成声透镜4，于实际应用时，还可以采用射出成型的方式形成声透镜4，并不以此为限。采用射出成型的方式形成声透镜4与采用注塑成型的方式形成声透镜4的区别仅在于，在射出成型的过程中，利用注射机将第二混合物射入而不是灌注到模具的腔体内。
综上所述，本发明的超音波探头100的声透镜4采用感温可变色材料制成，声透镜4所处的温度范围不同，对应的颜色也不同，从而便于使用者判断声透镜4的温度范围，并根据声透镜4的温度范围决定是否继续使用超音波探头100，从而保证超音波探头100的检测准确度。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本发明的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本发明的保护范围加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本发明所欲申请的权利要求的保护范围内。因此，本发明的权利要求的保护范围应该根据上述的说明作最宽广的解释，以致使其涵盖所有可能的改变以及具相等性的安排。
Claims (9)
1.一种超音波探头，其特征在于，包括：
本体部；以及
声透镜，设置于该本体部上；
其中，当该声透镜处于第一温度范围时，该声透镜显示第一颜色；当该声透镜处于第二温度范围时，该声透镜显示第二颜色，该第一温度范围与该第二温度范围不同，且该第二颜色与该第一颜色不同；
当该声透镜显示该第一颜色时，该超音波探头检测到的数据准确；当该声透镜显示该第二颜色时，该超音波探头检测到的数据不准确。
2.如权利要求1所述的超音波探头，其特征在于，该本体部包括：
压电元件，具有相互背对的第一面和第二面；
声匹配层，设置于该压电元件的第一面；该声匹配层具有相互背对的第三面和第四面，该声匹配层的第三面与该压电元件的第一面贴合，该声匹配层的的第四面上设置该声透镜；以及
背胶层，设置于该压电元件的第二面。
3.如权利要求1所述的超音波探头，其特征在于，该声透镜采用感温可变色材料制成以指示该声透镜的温度。
4.如权利要求3所述的超音波探头，其特征在于，该感温可变色材料包括硅胶、环氧树脂、聚乙烯树脂、TPX透明塑料及微胶囊感温变色粉末，该TPX透明塑料为聚4-甲基戊烯的聚合物。
5.如权利要求4所述的超音波探头，其特征在于，该微胶囊感温变色粉末的质量比浓度为0.1-5％w/w，该微胶囊感温变色粉末包括多个微胶囊，每一个该微胶囊内包覆有隐形染料、色形成剂及控温剂。
6.一种如权利要求1至5任意一项所述超音波探头的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
a)提供压电元件，在该压电元件的第一面上涂布声匹配层；
b)对涂布有该声匹配层的该压电元件进行烘烤，使该声匹配层固化于该压电元件的第一面；
c)对背胶层原料加热使其熔化形成液态的背胶层原料，采用注塑成型的方式使该液态的背胶层原料在该压电元件的第二面上固化形成背胶层；
d)将硅胶、环氧树脂、聚乙烯树脂、TPX透明塑料及微胶囊感温变色粉末混合形成第一混合物，对该第一混合物加热使其熔化成液态的第二混合物，采用注塑成型的方式使该第二混合物于该声匹配层上固化形成声透镜。
7.如权利要求6所述的超音波探头的制作方法，其特征在于，步骤b)中采用烤箱对涂布有该声匹配层的该压电元件进行烘烤，烤箱的温度为70-90℃，烘烤时间为1.5-2.5小时。
8.如权利要求6所述的超音波探头的制作方法，其特征在于，在步骤c)中，采用注塑成型的方式形成该背胶层的具体方法为：提供第一模具，该第一模具内具有第一成型腔体，先将涂布有该声匹配层的该压电元件放置于该第一成型腔体内，再往该第一成型腔体内灌注该液态的背胶层原料，该液态的背胶层原料与该压电元件的第二面直接接触，接着于第一时间范围内静置，使该液态的背胶层原料于该压电元件的第二面固化形成该背胶层；该压电元件、该声匹配层及该背胶层的整体结构的形状与该第一成型腔体的形状相同。
9.如权利要求8所述的超音波探头的制作方法，其特征在于，在步骤d)中，采用注塑成型的方式形成该声透镜的具体方法为：提供第二模具，该第二模具内具有第二成型腔体，先将该压电元件、该声匹配层及该背胶层的整体结构放置于该第二成型腔体内，再往该第二成型腔体内灌注该第二混合物，该第二混合物与该声匹配层的第四面直接接触，接着于第二时间范围内静置，使该第二混合物于该声匹配层的第四面固化形成该声透镜。
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