本發(fā)明涉及傳感器領(lǐng)域，尤其涉及一種超聲傳感器。
背景技術(shù)：
超聲波是振動頻率高于20khz的機(jī)械波，它具有頻率高、波長短及繞射現(xiàn)象少等優(yōu)點(diǎn)，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。常用的超聲波傳感器由壓電單元組成，如采用壓電薄膜等作為壓電材料，既可以反射超聲波，也可以接受超聲波。因此，超聲波傳感器已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、國防、消防、電子及醫(yī)療等領(lǐng)域。
現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波傳感器，在基板兩側(cè)設(shè)置超聲波的吸收層及發(fā)送層，同時在超聲波的吸收層及發(fā)送層的表面設(shè)有電極層及匹配層等。超聲波的吸收層及發(fā)送層通過壓電材料的逆壓電效應(yīng)及壓電效應(yīng)實(shí)現(xiàn)。
然而，現(xiàn)有技術(shù)中的超聲波傳感器，由于固定的壓電材料的共振頻率單一，使得超聲傳感器對施加在電極兩側(cè)的輸入的交流電壓頻率限制，從而降低了器件的靈敏度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超聲傳感器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中超聲傳感器靈敏性差的問題。
本發(fā)明實(shí)施例提供了一種超聲傳感器，包括：超聲發(fā)送層、基板及超聲接收層，所述超聲發(fā)送層包括第一電極層及均勻分布在所述第一電極層上的多個壓電塊，所述多個壓電塊的遠(yuǎn)離所述第一電極層的一端上設(shè)有第二電極層；所述超聲接收層包括至少一個壓電層及設(shè)置在所述壓電層上的第三電極層；所述第二電極層及所述壓電層通過粘膠層設(shè)置在所述基板的兩側(cè)；所述多個壓電塊為壓電晶體、壓電陶瓷和/或壓電高分子聚合物，且所述壓電層壓電晶體、壓電陶瓷和/或壓電高分子聚合物。
較佳的，本發(fā)明提供的一種超聲傳感器，所述基板的靠近所述超聲接收層的一側(cè)表面設(shè)有多個矩陣排列的薄膜晶體管。
較佳的，本發(fā)明提供的一種超聲傳感器，所述第一電極層的遠(yuǎn)離所述多個壓電塊的一側(cè)設(shè)有保護(hù)層。
較佳的，本發(fā)明提供的一種超聲傳感器，所述超聲傳感器的外表面設(shè)置封裝層。
較佳的，本發(fā)明提供的一種超聲傳感器，所述基板上設(shè)有用于連接外部控制電路的電連接件，所述第一電極層、第二電極層及所述第三電極層與所述電連接件電聯(lián)接。
綜上，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超聲傳感器，通過在超聲發(fā)送層設(shè)置多個均勻排布的不同壓電材料制成的壓電塊，并在超聲接收層設(shè)置多種不同壓電材料的壓電層，從而拓寬了交流輸入電壓的頻率范圍，增強(qiáng)了超聲波發(fā)送能量，提高了超聲傳感器的準(zhǔn)確性和靈敏度。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超聲傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖說明：100-超聲發(fā)送層，101-第一電極層，102-壓電塊，103-第二電極層，200-基板，300-超聲接收層，301-壓電層，302-第三電極層。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合本發(fā)明中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
為了便于理解和說明，下面通過圖1詳細(xì)闡述本發(fā)明實(shí)施例的超聲傳感器。圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超聲傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該傳感器可以包括：
超聲發(fā)送層100、基板200及超聲接收層300，超聲發(fā)送層100包括第一電極層101及均勻分布在第一電極層101上的多個壓電塊102，多個壓電塊102的遠(yuǎn)離第一電極層101的一端設(shè)有第二電極層103。超聲接收層300包括至少一個壓電層301及設(shè)置在壓電層301上的第三電極層302。第二電極層103及壓電層301通過粘膠層400設(shè)置在基板200的兩側(cè)。多個壓電塊301為壓電晶體、壓電陶瓷和/或壓電高分子聚合物。
具體的，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超聲傳感器，可以在基板200的兩側(cè)依次設(shè)置超聲發(fā)送層100及超聲接收層300。即超聲發(fā)送層100的第一電極層101可以由導(dǎo)電率較好的金屬材料制成。如可以利用濺射等工藝在半導(dǎo)體硅基片上鍍有導(dǎo)電金屬薄膜。然后在鍍有導(dǎo)電層的一側(cè)繼續(xù)電鍍不同材料的壓電材料層。例如?？梢允紫仍阱冇袑?dǎo)電層的第一電極層101上設(shè)置一層壓電單晶體，如石英晶體等。然后利用光刻或刻蝕等半導(dǎo)體工藝形成多個均勻分布的壓電塊102。進(jìn)一步，可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)設(shè)置一層壓電陶瓷層，然后在保留原來的壓電晶體壓電塊102的前提下，再形成多個均勻分布的壓電陶瓷材料的壓電塊102，接著繼續(xù)設(shè)置一層高分子聚合物的壓電層，以形成多個壓電塊102。應(yīng)理解，上述三種不同材料的壓電塊102為依次間隔地均勻分布在第一電極層101上。進(jìn)一步，需要在多個壓電塊102的頂端設(shè)置第二電極層103。例如，采用濺射或鍍膜等工藝，在多個壓電塊102的遠(yuǎn)離第一壓電層102的一端鍍設(shè)導(dǎo)電率良好的金屬層。另外，超聲接收層300可以包括至少一個壓電層301及第三壓電層302。即在采用同樣的方法在硅基片或玻璃基片上鍍有導(dǎo)電率良好的金屬，作為第三電極層302，然后在該導(dǎo)電層上依次設(shè)置不同材料的壓電層302，如壓電晶體、陶瓷晶體或高分子聚合物等。最后，在基板200的兩側(cè)面涂覆黏膠，形成粘膠層400，并將超聲發(fā)送層100的第二電極層103貼附在基板200一側(cè)的粘膠層400上，將超聲接收層300的壓電層301貼附在基板200的另一側(cè)的黏膠層400上，從而構(gòu)成了該超聲傳感器。
應(yīng)理解，可以根據(jù)實(shí)際情況，選取兩種或多種壓電材料制作的壓電塊102間隔地排布在第一電極層101上，如分別制成間隔排列的石英晶體壓電塊、壓電陶瓷壓電塊、高分子聚合物壓電塊或氮化石墨烯壓電塊中的任意兩種或多種。相應(yīng)的，超聲接收層300中的壓電層也疊加成與超聲發(fā)送層100中相同的多種壓電材料。顯然，本發(fā)明對此不做限制。
因此，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超聲傳感器，通過在超聲發(fā)送層設(shè)置多個均勻排布的不同壓電材料制成的壓電層，并在超聲接收層設(shè)置多種不同壓電材料的壓電層，從而拓寬了交流輸入電壓的頻率范圍，增強(qiáng)了超聲波發(fā)送能量，提高了超聲傳感器的準(zhǔn)確性和靈敏度。
優(yōu)選的，本實(shí)施例中的基板200的一側(cè)可以設(shè)置成多個矩陣排列的薄膜晶體管，并且使得該側(cè)靠近超聲接收層300，從而可以與超聲接收層300進(jìn)行電性耦合。
進(jìn)一步的，為了增加該超聲傳感器的使用壽命，可以在第一電極層101的遠(yuǎn)離所壓電塊102的一側(cè)設(shè)有保護(hù)層。
可選的，為了進(jìn)一步完善該超聲傳感器，可以在該超聲傳感器的外表面設(shè)置封裝層。
可選的，基板200上設(shè)有用于連接外部控制電路的電連接件，第一電極層102、第二電極層103及第三電極層302與電連接件電聯(lián)接。
綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例提供的一種超聲傳感器，通過在超聲發(fā)送層設(shè)置多個均勻排布的不同壓電材料制成的壓電層，并在超聲接收層設(shè)置多種不同壓電材料的壓電層，從而拓寬了交流輸入電壓的頻率范圍，增強(qiáng)了超聲波發(fā)送能量，提高了超聲傳感器的準(zhǔn)確性和靈敏度。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實(shí)施例，但是，本發(fā)明實(shí)施例并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。