阅读说明：本技术 一种基于空化现象的声波探测器 (Acoustic detector based on cavitation phenomenon ) 是由 不公告发明人 于 2019-09-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种基于空化现象的声波探测器,包括下固定板,所述下固定板的上方设置有第一电极,所述第一电极的上方设置有压电材料层,所述压电材料层的上方设置有第二电极,所述第二电极的上方设置有隔离层,所述隔离层的上方设置有相互间隔的支撑部,所述支撑部的上方设置有上固定板,所述隔离层、支撑部、上固定板中间形成空腔,所述空腔内设置有空化液体；该基于空化现象的声波探测器,通过在空腔内设置空化液体,当声波作用于空化液体的时候,会使得液体产生空化现象,从而增加空腔内部的压力,通过检测压电材料层的导电特性的变化,实现声波的检测。(The invention relates to a sound wave detector based on cavitation phenomenon, which comprises a lower fixing plate, wherein a first electrode is arranged above the lower fixing plate, a piezoelectric material layer is arranged above the first electrode, a second electrode is arranged above the piezoelectric material layer, an isolation layer is arranged above the second electrode, supporting parts which are mutually spaced are arranged above the isolation layer, an upper fixing plate is arranged above the supporting parts, a cavity is formed among the isolation layer, the supporting parts and the upper fixing plate, and cavitation liquid is arranged in the cavity; this sound wave detector based on cavitation through set up cavitation liquid in the cavity, when the sound wave acted on cavitation liquid, can make liquid produce cavitation to increase the inside pressure of cavity, through the change that detects piezoelectric material layer's conductive characteristic, realize the detection of sound wave.)

一种基于空化现象的声波探测器

技术领域

本发明涉及声波探测技术领域，具体涉及一种基于空化现象的声波探测器。

背景技术

声波探测器在当今变得非常重要，其或者作为语音传输装置的一部分或者能作为在用于分析气体、例如环境空气的气体分析仪中的光声探测器的一部分来使用。

常用的声波探测器构造为电容式探测器，其具有两个彼此有间距的限定电容器的膜片。膜片的其中一个是固定的并且另一个可通过待检测的声波发生位移。可移动的膜片的位移决定了电容器的电容变化，该电容变化可由合适的读取电路检测并且可作为电信号输出，由该电信号可推断出待检测的声波的特性，例如声压。

尽管电容声波探测器的特征在于灵敏度高，但其具有主要由其复杂结构导致的许多缺点。

常用的电容声波探测器在其复杂结构方面的缺点可通过压电声波探测器来消除。这种探测器使用由压电材料制造的薄膜，该薄膜可通过待检测的声波发生形变。压电膜的形变在压电膜中感应出电压，该电压可由合适的读取电路检测并且可作为电信号输出，由该电信号可推断出待检测的声波的特性。

现有的声波探测器存在结构复杂，容易受到外界影响的缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有声波探测器的结构复杂，容易受到外界影响的问题。

为此，本发明提供了一种基于空化现象的声波探测器,包括下固定板,所述下固定板的上方设置有第一电极，所述第一电极的上方设置有压电材料层，所述压电材料层的上方设置有第二电极，所述第二电极的上方设置有隔离层，所述隔离层的上方设置有相互间隔的支撑部，所述支撑部的上方设置有上固定板，所述隔离层、支撑部、上固定板中间形成空腔，所述空腔内设置有空化液体。

所述空腔还设置有多孔材料层。

所述多孔材料层的高度高于空化液体液面的高度。

所述空腔的侧壁内部设置有气凝胶材料层。

所述空腔的一侧侧壁的内部设置有声波反射层。

所述隔离层的上部设置有多个支撑部，形成多个空腔。

所述多个空腔联通。

本发明的有益效果：本发明提供的这种基于空化现象的声波探测器，通过在空腔内设置空化液体，当声波作用于空化液体的时候，会使得液体产生空化现象，从而增加空腔内部的压力，压力会作用在隔离层，使得隔离层产生想下的压力，挤压下方的压电材料层，通过检测压电材料层的导电特性的变化，实现声波的检测；该基于空化现象的声波探测器，具有结构简单，检测灵敏度高，抗干扰能力强，结构简单等优点。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是基于空化现象的声波探测器的结构示意图一。

图2是基于空化现象的声波探测器的结构示意图二。

图3是基于空化现象的声波探测器的结构示意图三。

图4是基于空化现象的声波探测器的结构示意图四。

图5是基于空化现象的声波探测器的结构示意图五。

图中：1、下固定板；2、第一电极；3、压电材料层；4、第二电极；5、隔离层；6、空腔；7、支撑部；8上固定板；9、多孔材料层；10、声波反射层；11、气凝胶材料层。

具体实施方式

为进一步阐述本发明达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本发明的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。

实施例1

为了克服现有声波探测器的结构复杂，容易受到外界影响的问题。本发明提供了一种如图1所示的基于空化现象的声波探测器,包括下固定板1,所述下固定板1的上方设置有第一电极2，所述第一电极2的上方设置有压电材料层3，所述压电材料层3的上方设置有第二电极4，所述第二电极4的上方设置有隔离层5，所述隔离层5的上方设置有相互间隔的支撑部7，所述支撑部7的上方设置有上固定板8，支撑部7构成空腔6的左、右、前、后四个侧面，这样，所述隔离层5、支撑部7、上固定板8的中间形成空腔6，所述空腔6内设置有空化液体；这样，第一电极2、第二电极4就可以与外接的电信号进行电连接，用来检测设置于第一电极2与第二电极4之间的压电材料层3的电压信号；当声波作用于空腔6内的空化液体的时候，空化液体会产生空化现象，从而使得空腔6的六壁（即隔离层5、支撑部7、上固定板8）压力增大，当隔离层5的压力增大的时候，会对下方的第二电极4产生向下的压力，第二电极4会挤压下方的压电材料层3，使得压电材料层3的导电特性发生变化，在压电材料层3的上下两侧产生电压信号，第一电极2、第二电极4将该电压信号输出，以便进行检测；或者，第一电极2、第二电极4将外接的电信号输入，当第二电极4会挤压下方的压电材料层3，使得压电材料层3的导电特性发生变化会使得外接的电信号发生变化，通过检测该电信号的变化，从而实现声波的检测；该基于空化现象的声波探测器，结构很简单，而且便于重复利用；另外，待检测声波是在空腔6内部进行传播，不容易受到外界的干扰，因此，该基于空化现象的声波探测器具有检测抗干扰性强，准确度高的特点。

可选的，如图2所示，所述空腔6还设置有多孔材料层9，该多孔材料层9能够增大声波的接触面积，也可以吸附更多的气体，有利于待检测的声波与空化液体产生更加激烈的空化现象，从而对空腔6的六壁产生更大的压力，直接的对隔离层5的压力也会增大，进一步会对下方的第二电极4产生更大的向下的压力，同时，第二电极4会以更大的压力挤压下方的压电材料层3，导致压电材料层3的导电特性变化更加巨大，从而对电信号的影响更大，对声波的检测会更加灵敏，也就提高了声波检测的灵敏度。

进一步的，所述多孔材料层9的高度高于空化液体液面的高度，多孔材料层9可以吸附空化液体，使得空化液体与声波有更多的接触面积，从而产生更加剧烈的空化现象，对空腔6的六壁产生更大的压力，直接的对隔离层5的压力也会增大，进一步会对下方的第二电极4产生更大的向下的压力，同时，第二电极4会以更大的压力挤压下方的压电材料层3，导致压电材料层3的导电特性变化更加巨大，从而对电信号的影响更大，对声波的检测会更加灵敏，也就提高了声波检测的灵敏度。

可选的，如图3所示，所述空腔6的侧壁内部设置有气凝胶材料层11，气凝胶材料层11除了可以吸附部分空化液体，使得空化液体与声波的接触面积增大，另外，气凝胶材料层11还具有隔热特性，可以减少空腔6的热量损失，有利于空腔6保持及压力，从而对空腔6的六壁产生持续的更大的压力，对隔离层5的压力也会更加的持久，进一步会对下方的第二电极4产生更持久的向下的压力，同时，第二电极4会以持续的压力挤压下方的压电材料层3，导致压电材料层3的导电特性变化更加持久，从而对电信号的影响会持续更久，对声波的检测会更加稳定、灵敏，也就提高了声波检测的稳定性、灵敏度。

可选的，如图4所示，所述空腔6的一侧侧壁的内部设置有声波反射层12，只需要在空腔6的一侧侧壁设置既可，另外对立一侧的侧壁可以作为声波的传入面，这样当待检测声波传入空腔6后，经过空化液体作用后，传播到声波反射层12，可以被声波反射层12反射，从而与后续的声波叠加，提高了声波的振动强度，有利于产生更加强烈的空化现象，就可以对空腔6的六壁产生更大的压力，直接的对隔离层5的压力也会增大，进一步会对下方的第二电极4产生更大的向下的压力，同时，第二电极4会以更大的压力挤压下方的压电材料层3，导致压电材料层3的导电特性变化更加巨大，从而对电信号的影响更大，对声波的检测会更加灵敏，也就提高了声波检测的灵敏度。

可选的，如图5所述隔离层5的上部设置有多个支撑部7，形成多个空腔6；可以在不同的空腔6内设置不同的空化液体，从而提高声波的吸收效果，以便进行声波检测；当然，不同的空腔6内也可以设置相同的空化液体。

进一步的，相邻两个空腔6之间的支撑部7长度可以断一些，这样相邻的两个空腔6就会联通，可以更进一步的提高声波的吸收，产生更加剧烈的空化现象，以便对空腔6的六壁产生更大的压力，直接的对隔离层5的压力也会增大，进一步会对下方的第二电极4产生更大的向下的压力，同时，第二电极4会以更大的压力挤压下方的压电材料层3，导致压电材料层3的导电特性变化更加巨大，从而对电信号的影响更大，对声波的检测会更加灵敏，也就提高了声波检测的灵敏度。

最后需要说明的是，所述多孔材料层9可以是活性炭，也可由多种金属和合金以及难熔金属的碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等制成，但常用的是青铜、不锈钢、镍及钛等。

所述空化液体可以是水、酒精等与声波作用产生空化现象的液体均可。

所述声波反射层12可以根据所要检测的声波的波长进行选择，以便取得最佳的反射效果。

综上所述，该基于空化现象的声波探测器，通过在空腔内设置空化液体，当声波作用于空化液体的时候，会使得液体产生空化现象，从而增加空腔6内部的压力，压力会作用在隔离层5，使得隔离层5产生想下的压力，挤压下方的压电材料层3，通过检测压电材料层3的导电特性的变化，实现声波的检测；该基于空化现象的声波探测器，具有结构简单，检测灵敏度高，抗干扰能力强，结构简单等优点。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。