广东省计量院《18 MHz高频超声功率测量与校准仪器》通过验收

发明专利是受到专利法保护的一种专利。中国专利法规定，可以获得专利保护的发明创造有三种，包括发明、实用新型和外观设计。将符合专利法授权客体的技术内容，按照专利法的要求，撰写成规定的文件格式，符合规定的语言描述规则后提交给专利局，如果专利局审查没有发现不符合相关专利法规的缺陷存在，就会对该请求授予专利权。

近期，广东省计量院科技项目《18 MHz高频超声功率测量与校准仪器》通过验收。该项目重点突破基于铌酸锂单晶晶片Y-36o切割方式的三频率点(最高输出频率18.9 MHz)的超声换能技术及适用于辐射压力法测量高频超声功率的修正方法，目前，该项目获授权发明专利、实用新型专利各1件，发表学术论文1篇，拥有自主知识产权。

超声波是一种频率高于20000Hz(赫兹)的声波，科学家们将每秒钟振动的次数称为声音的频率，它的单位是赫兹(Hz)。超声波的两个主要参数：频率：f≥20KHz(在实际应用中因为效果相似，通常把f≥10KHz的声波也称为超声波);

功率密度：定义式为 p=发射功率(W)/发射面积(cm²)，通常p≥0.3W/cm²。在液体中传播的超声波能对物体表面的污物进行清洗，其原理可用“空化”现象来解释：超声波振动在液体中传播的音波压强达到一个大气压时，其功率密度为0.35W/cm²，这时超声波的音波压强峰值就可达到真空或负压，但实际上无负压存在，因此在液体中产生一个很大的压力，将液体分子拉裂成空洞一空化核。此空洞非常接近真空，它在超声波压强反向达到最大时破裂，由于破裂而产生的强烈冲击将物体表面的污垢撞击下来。这种由无数细小的空化气泡破裂而产生的冲击波现象称为“空化”现象。太小的声强无法产生空化效应。

超声波振幅测量仪是测量超声波振幅的设备，可用于测量超声波换能器、超声波变幅杆和工具头的输出振幅。超声波振幅指超声波设备的振幅，通常频率在10kHz ～60kHz之间，振幅在1μm～200μm之间，由于频率高、振幅小测量也较大。超声波焊接设备的频率，超出了绝大部分测量仪表的频率范围。超声波塑料焊接、点焊、切割、声化学、细胞破碎等设备的输出振幅测量，也可单独测量超声波换能器、变幅杆、工具头的输出振幅。

超声波焊接设备振幅，又对测量精度提出了很高的要求。常用的测试手段对它无能为力，故很难测量。一般只能用激光测振仪进行测量，能得到较好的结果。但激光测振设备价格昂贵，操作复杂。生产单位和专业的研究设计单位都很少使用。对任何超声波设备而言，无论是超声波塑料焊接，还是超声波声化学应用，超声波功率与频率、负载特性和振幅这三个参数有关。超声波设备和作用对象确定的情况下，频率与负载特性就维持不变，唯一影响超声波功率的参数就是振幅。

超声波振动的振幅直接代表了超声波输出能量的大小，也关系到相关材料的强度和整机的使用寿命。随着超声应用技术的不断发展，人们对于超声波认识的不断深入，为用户提供准确的超声波振幅参数，对于超声波生产厂家或是超声波的用户已经越来越重要。

超声波换能器的功能是将输入的电功率转换成机械功率(即超声波)再传递出去，而自身消耗很少的一部分功率。超声波换能器，要解决的技术问题是设计一种作用距离大、频带宽的超声波换能器。换能器由外壳、匹配层、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出电缆和Cymbal阵列接收器组成。压电陶瓷圆盘换能器采用厚度方向极化的PZT-5压电材料制成，Cymbal阵列接收器由8～16只Cymbal换能器、两个金属圆环和橡胶垫圈组成。本发明的作用距离大于35m，频带宽度达到10kHz，能检测高速移动的远距离目标。

超声波换能器，包括外壳(1)、匹配层即声窗(2)、压电陶瓷圆盘换能器(3)、背衬(4)、引出电缆(5)，其特征在于它还包括Cymbal阵列接收器，它由引出电缆(6)、8～16只Cymbal换能器(7)、金属圆环(8)、(9)和橡胶垫圈(10) 组成;Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器3之上;压电陶瓷圆盘换能器用作基本的超声波换能器，由它发射和接收超声波信号;Cymbal阵列接收器位于圆盘式压电换能器之上，作为超声波接收器，用于接收圆盘换能器频带之外的多普勒回波信号。主要适用与超声波塑料焊接机、超声波金属焊接机，超声波清洗机，气相机，三氯机等。

新闻来源：广东省计量科学研究院