本實用新型專利技術提供一種基于壓電陶瓷片的換能裝置，包括：螺栓、后蓋板、換能器、變幅桿、法蘭；其中，換能器為基于壓電陶瓷片的換能器；換能器一端側裝設有后蓋板，換能器另一側端與變幅桿一側端固定連接；螺栓依次穿過并固定后蓋板、換能器、變幅桿；法蘭安設于變幅桿位移節點處。本實用新型專利技術所述一種基于壓電陶瓷片的換能裝置具有電壓施加要求低、位移較大、控制平穩、使用方便等特點，可廣泛應用于醫療等領域。
【技術實現步驟摘要】
一種基于壓電陶瓷片的換能裝置
本技術涉及能量轉換
，特別是涉及一種基于壓電陶瓷片的換能裝置。
技術介紹
隨著科技水平的發展與人民生活水平的提高，微創醫療以其造成的疼痛感小、創口小、疤痕細小、手術中出血量少、身體恢復快等特點，愈來愈受到醫生與病人的歡迎。在微創醫療手術中，超聲手術刀的使用極為關鍵。超聲手術刀在使用過程中，往往要求定位準確、操作平穩。但是，在實際使用過程中，超聲手術刀的操作往往受到客觀環境、執刀醫生主觀因素等各方面的影響。目前，壓電陶瓷材料以其所具有的獨特性質，被廣泛應用于超聲波領域。比如，壓電陶瓷片在外加電壓的作用下，自身會產生微小形變。如果能對壓電陶瓷的該形變特性加以利用，就能實現微小位移的精確控制。實際應用中，外加電壓與壓電陶瓷片的厚度正相相關，對于常規厚度的單層雅典陶瓷片，其外加電壓通常需要1.5千伏/毫米。可見，壓電陶瓷片外加電壓的等級很高。因此，如果要實現較大位移量的控制，就必須繼續加大外加電壓等級，這就使得壓電陶瓷的利用收到了較大的限制。由此可見，在現有技術中，基于壓電陶瓷片的換能裝置存在電壓施加要求高、實現較大位移難、控制不平穩、使用不便等問題。
技術實現思路
有鑒于此，本技術的主要目的在于提供一種電壓施加要求低、能實現較大位移、控制平穩、使用方便的基于壓電陶瓷片的換能裝置。為了達到上述目的，本技術提出的技術方案為：一種基于壓電陶瓷片的換能裝置，包括：螺栓(1)、后蓋板(2)、換能器(3)、變幅桿(4)、法蘭(5)；其中，換能器(3)為基于壓電陶瓷片的換能器；換能器(3)一側端裝設有后蓋板(2)，換能器(3)另一側端與變幅桿(4)一側端固定連接；螺栓(1)依次穿過并固定后蓋板(2)、換能器(3)、變幅桿(4)；法蘭(5)安設于變幅桿(4)外部位移節點處。綜上所述，本技術所述一種基于壓電陶瓷片的換能裝置包括螺栓、后蓋板、基于壓電陶瓷片的換能器、變幅桿、法蘭。當基于壓電陶瓷片的換能器接通外部電壓時，該基于壓電陶瓷片的換能器產生振動，且壓電陶瓷片產生微小形變，該微小形變又使得基于壓電陶瓷片的換能器產生微小位移，變幅桿實現了對微小位移的振動放大與能量聚集，并將該放大的振動與聚集的能量傳導至外科器械，比如，超聲波手術刀等。這樣，操作者就能實現外科器械的較大位移，并且平穩控制，使用起來也比較方便。附圖說明圖1是本技術所述一種基于壓電陶瓷片的換能裝置的總體組成結構示意圖。圖2是本技術所述基于壓電陶瓷片的換能器實施例的組成結構示意圖。圖3是本技術所述變幅桿的組成結構示意圖。圖4是本技術所述后蓋板的結構示意圖。圖5是本技術所述螺栓的結構示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖及具體實施例對本專利技術作進一步地詳細描述。圖1是本技術所述一種基于壓電陶瓷片的換能裝置的總體組成結構示意圖。如圖1所示，本技術所述一種基于壓電陶瓷片的換能裝置，包括：螺栓1、后蓋板2、換能器3、變幅桿4、法蘭5；其中，換能器3為基于壓電陶瓷片的換能器；換能器3一側端裝設有后蓋板2，換能器3另一側端與變幅桿4一側端固定連接；螺栓1依次穿過并固定后蓋板2、換能器3、變幅桿4；法蘭5安設于變幅桿4外部位移節點處。本技術中，變幅桿4外部位移節點處為本技術所述基于壓電陶瓷片的換能裝置能安裝于其他外部設備上的安裝位。實際應用中，不同結構與不同形狀的變幅桿，其位移節點的位置是不同的。也就是說，針對具體的一個變幅桿而言，其位移節點的位置需要根據其自身形狀與結構具體確定。進一步地，在變幅桿位移節點處，將本技術所述基于壓電陶瓷片的換能裝置安裝于其他外部設備上，變幅桿自身的振動與其他外部設備自身的振動互不影響。本技術中，螺栓1通過后蓋板2固定換能器3、變幅桿4，是為了防止換能器3受到螺栓1的直接擠壓，以保證換能器3的位置精確。另外，換能器3的直接外露能實現很好地散熱，以保證振動的正常傳導。實際應用中，變幅桿4與法蘭5可以為一體結構，也可以為分立結構。當變幅桿4與法蘭5為分立結構時，法蘭5套接在變幅桿4外部位移節點處。總之，本技術所述一種基于壓電陶瓷片的換能裝置包括螺栓、后蓋板、基于壓電陶瓷片的換能器、變幅桿、法蘭。當基于壓電陶瓷片的換能器接通外部電壓時，該基于壓電陶瓷片的換能器產生振動，且壓電陶瓷片產生微小形變，該微小形變又使得基于壓電陶瓷片的換能器產生微小位移，變幅桿實現了對微小位移的振動放大與能量聚集，并將該放大的振動與聚集的能量傳導至外科器械，比如，超聲波手術刀等。這樣，操作者就能實現外科器械的較大位移，并且平穩控制，使用起來也比較方便。圖2是本技術所述基于壓電陶瓷片的換能器實施例的組成結構示意圖。如圖1、圖2所示，本技術中，換能器3包括：2n片帶有中心孔7的壓電陶瓷片31、導電滑環9；其中，各壓電陶瓷片31以面與面疊放的方式進行堆疊；各壓電陶瓷片31外側均設置有導電滑環9；各第2n-1片壓電陶瓷片31均通過各自的導電滑環9連接外部電場的一個電極，各第2n片壓電陶瓷片31均通過各自的導電滑環9連接外部電場的另一個電極；這里，n為自然數。本技術中，2n片壓電陶瓷片31以面與面疊放的方式進行堆疊，且序數為奇數的壓電陶瓷片均通過導電滑環連接至外部電場的一個電極，序數為偶數的壓電陶瓷片均通過導電滑環連接至外部電場的另一個電極，這樣2n片壓電陶瓷片31與外部電場組成的電路就成為了較為復雜的串并聯回路，從而降低了壓電陶瓷片產生微小形變所需施加的外部電壓。實際上，通過壓電陶瓷片的堆疊與串并聯，能將單層壓電陶瓷片所需的施加電壓由1.5千伏/毫米降低至150伏特/毫米。與現有技術相比，本技術所述基于壓電陶瓷片的換能器能在很大程度上降低對施加電壓的要求，使得壓電陶瓷片能更容易推廣利用。而且，壓電陶瓷片的堆疊與并聯還能實現空間上的節約。圖3是本技術所述變幅桿的組成結構示意圖。如圖1、圖3所示，本技術所述變幅桿4為五段式結構，且沿著逐漸遠離換能器3的方向，變幅桿4的外徑總體上呈逐漸減小的趨勢；變幅桿4的五段分別為：連接段、第一中間段、第二中間段、過渡段、前段；其中，連接段一側端作為所述變幅桿4一側端與換能器3另一側端固定連接；連接段另一側端與第一中間段一側端固定連接，第一中間段另一側端與第二中間段一側端固定連接，第二中間段另一側端與過渡段一側端固定連接，過渡段另一側端與前段一側端固定連接，前段另一側端連接外科器械。連接段為扁喇叭狀結構，且沿著逐漸遠離換能器3的方向，連接段的外徑逐漸減小，連接段一側端的外徑與換能器3另一側端的外徑相同。第一中間段、第二中間段均為直柱狀結構，且第一中間段的外徑小于第二中間段的外徑，第一中間段的外徑與所述連接段另一側端的外徑相同。過渡段為喇叭狀結構，且沿著逐漸遠離換能器3的方向，過渡段的外徑逐漸減小；過渡段一側端的外徑與所本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于壓電陶瓷片的換能裝置，其特征在于，所述換能裝置包括：螺栓(1)、后蓋板(2)、換能器(3)、變幅桿(4)、法蘭(5)；其中，換能器(3)為基于壓電陶瓷片的換能器；/n換能器(3)一側端裝設有后蓋板(2)，換能器(3)另一側端與變幅桿(4)一側端固定連接；螺栓(1)依次穿過并固定后蓋板(2)、換能器(3)、變幅桿(4)；法蘭(5)安設于變幅桿(4)外部位移節點處。/n
【技術特征摘要】
1.一種基于壓電陶瓷片的換能裝置，其特征在于，所述換能裝置包括：螺栓(1)、后蓋板(2)、換能器(3)、變幅桿(4)、法蘭(5)；其中，換能器(3)為基于壓電陶瓷片的換能器；
換能器(3)一側端裝設有后蓋板(2)，換能器(3)另一側端與變幅桿(4)一側端固定連接；螺栓(1)依次穿過并固定后蓋板(2)、換能器(3)、變幅桿(4)；法蘭(5)安設于變幅桿(4)外部位移節點處。
2.根據權利要求1所述的基于壓電陶瓷片的換能裝置，其特征在于，所述換能器(3)包括：2n片帶有中心孔(7)的壓電陶瓷片(31)、導電滑環(9)；其中，各壓電陶瓷片(31)以面與面疊放的方式進行堆疊；各壓電陶瓷片(31)外側均設置有導電滑環(9)；各第2n-1片壓電陶瓷片(31)均通過各自的導電滑環(9)連接外部電場的一個電極，各第2n片壓電陶瓷片(31)均通過各自的導電滑環(9)連接外部電場的另一個電極；這里，n為自然數。
3.根據權利要求1所述的基于壓電陶瓷片的換能裝置，其特征在于，所述后蓋板(2)整體為帶有中心孔的柱體結構。
4.根據權利要求1或2所述的基于壓電陶瓷片的換能裝置，其特征在于，所述變幅桿(4)為五段式結構，且沿著逐漸遠離所述換能器(3)的方向，所述變幅桿(4)的外徑總體上呈逐漸減小的趨勢；所述變幅桿(4)的五段分別為：連接段、第一中間段、第二中間段、過渡段、前段；其中，
連接段一側端作為所述變幅桿(4)一側端與所述換能器(3)另一側端固定連接；連接段另一側端與第一中間段一側端固定連接，第一中間段另一側端與第二中間段一側端固定連接，第二中間段另一側端與過渡段一側端固定連接，過渡段另一側端與前段一側端固定連接...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王蔚，馬韶萍，楊志波，徐振鋒，李正陽，孫旺，肖小兵，何東鈺，鄧柳健，邵璽，于向濤，
申請(專利權)人：河南理工大學，河南省駝人醫療科技有限公司，
類型：新型
國別省市：河南;41
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