专利名称：一种压电型水中音乐体感振动发射换能器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种换能器，特别是涉及一种压电型水中音乐体感振动发射换能器。
背景技术：
自古以来，人类就认识到音乐对情绪和生理的影响，并用音乐来解除疾病的痛苦。近年来发达国家随着亚健康人群数量的不断增加和自然疗法的兴起，音乐疗法逐渐得到人们的关注和欢迎。音乐疗法的基础为人体的音乐感知。人体音乐感知接受途径为耳朵(听觉)。以往，中国音乐治疗以聆听方式为主，2002年卫生部中日友好医院临床医学研究所中西医结合亚健康研究室引入全日本音乐治疗联盟理事小松明先生发明的体感音乐振动床垫和沙发，创建宫音体感振动疗法，并开展了宫音体感振动疗法的基础与临床研究。
鉴于声波在介质中的传播特性和研究中发现，人体对体感音乐振动床垫或沙发的音乐声波感知远不如音乐发射换能器在水介质中的效果好。其原因在于人体的声阻抗与水的接近，而与空气相比差几个量级。故开始进行水中音乐体感振动发射换能器的研制和相关生物学效应研究。
目前国内有水下压电扬声器的报道，它的工作场所是游泳池，与本实用新型的原理、结构都不相同。该水下压电扬声器体积大，低频效果差；它强调的是音乐声在水中些微传播，使听觉神经达到感知为目的。
发明内容
本实用新型的目的在于，提供一种压电型水中音乐体感振动发射换能器，克服已有的体感音乐振动床垫的发射换能器不能在水中使用的缺点。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型提供的压电型水中音乐体感振动发射换能器，包括壳体1、2块金属基片3、2块压电敏感元件4和水密电缆9；其特征在于还包括声负载导体材料5、密封圈7，电缆的密封螺钉8；其中将压电敏感元件4粘结在金属基片3上，将压电敏感元件4的面朝向壳体1两侧，并固定在壳体1上；压电敏感元件4与壳体1之间用聚胺脂胶2密封，两个压电元件4的外侧极化方向相反；所述的壳体1开有电缆线密封口，该密封口内设置至少一个密封圈7，密封圈7内螺合固定一带有中心孔的螺钉8，一根电缆线10通过螺钉8中心孔穿入壳体1内，2块压电敏感元件4的两根芯线，用两个焊点6，分别焊接于同一根电缆线10的上，作为两个压电元件的一个公用电极；在两个基片中间用导电胶粘结一个声负载导体材料5，声负载导体材料5连接于信号线的另一极11.
所述的电缆线9为水密电缆.
所述的密封圈7，设置3-5个橡胶垫圈，当用穿孔螺钉8螺紧在壳体上时，橡胶垫圈的弹性作用将向直径方向膨胀，使密封孔内壁和电缆绝缘层同时被紧紧挤压，即实现了腔体内的密封。
所述的压电敏感元件4包括PZT-4发射型压电陶瓷和耐高温的WO-2发射型压电陶瓷，其直径50mm-100mm，厚度0.5mm-1.0mm。
所述的金属基片3的厚度是压电元件的1.2倍，其外径与壳体1内腔相匹配，所述的声负载导体材料5，壳体1或金属基片3，均出铜、铝和不锈钢等材料制作，其声负载导体材料5，的直径是压电元件的一半，其高度视壳体的尺寸而定。
本实用新型的优点在于a)a)由于采用两只同样压电敏感元件4，分别粘结在同样的两只金属基片3上，分别固定于壳体的两侧，即形成两个双迭片“弯曲振动”的装置。两个压电敏感元件相对壳体的极化方向相反，为的是让它们在振动时，对于空间任意一点同相位，以获取比单个双迭片更强的振动幅度。
b)b)由于采用“间支”固定的方式，即固定基片3于壳体上的方式是当基片两侧的边缘受夹持，其接触面积越少越好，最理想的状况是基片3，上、下面与夹持物的接触点各为一个园圈(或接近为一个园圈)，此时双迭片的基频谐振频率最低、谐振时的阻抗亦最低(相对其它的固定方式)。
c)c)还包括设置一块声负载导体材料5在壳体1内，它连接于信号线的另一极11。其作用是使两个双迭片通过5形成互辐射，从而把谐振频率进一步降低到原来的一半。
d)d)采用聚胺脂胶2作压电敏感元件4的水密和电绝缘材料，因为水是电的导体，必须用聚氨肢胶2将压电陶瓷4包覆起来，免于与水连通短路；同时，聚氨脂胶2的声阻抗与介质水和人体的声阻抗较为一致，便于音乐声波在水中和人体的传播、辐射，实现音乐体感振动。
图1是本实用新型的压电型水中音乐体感振动发射换能器结构图具体实施方式
参照图，图中壳体1；聚胺脂胶2；金属基片3；压电敏感元件4，声负载导体材料5；焊点6；密封圈7，密封穿孔螺钉8；水密电缆9；电缆芯线10为一极；另一极11。
压电敏感元件4采用PZT(压电陶瓷)，其直径50mm-100mm，厚度0.5mm-1.0mm的圆片，它具有压电特性，即受外力作用的时候，它产生电荷；反之，给予电荷它发生形变。因此，输入交变的音乐电信号，它就发出音乐的振动声。根据本实用新型宫音音乐的特点，大部分是几百赫的低频，同时浴器的体积有限，需要小体积的音乐发射换能器。这对发射换能器来说是个矛盾。(任何物体的固有谐振频率的客观规律是物体越大谐振频率越低，越小谐振频率越高)为解决这个问题采用水声界通常使用的双迭片“弯曲振动”方式，即将压电敏感元件4粘结在不锈钢或铜基片3上，其直径在80mm-120mm之间，厚度是压电元件的1.2倍，将这个复合体固定在壳体1上，固定的方式叫“间支”，只在周边压紧一条线。固定基片3于壳体上的方式是使基片两侧的边缘受夹持，其接触面积越少越好，最理想的状况是基片3上、下面与夹持物的接触点各为一个园圈(或接近为一个园圈)，这种固定方式通常称为“间支”。对于双迭片“弯曲振动”的好处是“间支”比其它固定条件如“嵌死”、“自由”等状态的谐振频率、阻抗更低。是发明采用的一种安装方式。为增加辐射声功率，采用双面辐射，两个压电元件4的外侧极化方向相反，两个焊点6均焊接于同一根信号线10上，使振动相位一致；为进一步降低基频的谐振频率，在两个基片中间用导电胶粘结一个声负载导体材料5，如铜、铝和不锈钢等，其直径是压电元件的一半，高度视壳体的尺寸而定。
所述的壳体1，开有电缆线密封口，该密封口内设置为3个密封圈7，它在密封口内被带有中心孔的螺钉8螺紧固定，并起到了密封作用。一根电缆线10通过螺钉8中心孔穿入壳体1内，2块压电敏感元件4，由两个焊点6焊接于同一根电缆线上，作为一极10；在两个基片中间用导电胶粘结一个声负载导体材料5，声负载导体材料5采用一块长10mm，直径25-50mm的铜、铝或不锈钢材料均可以，该声负载导体材料5连接于信号线的另一极11。其作用是使两个双迭片通过声负载导体材料5形成互辐射，从而把谐振频率进一步降低，到原来的一半。聚胺脂胶2是一种水密电绝缘材料，既耐水又与水有较一致的声阻抗匹配。7，8是电缆的密封口，9是水密电缆。
使用环境是浴池、浴盆、浴桶和洗脚盆容器等的水中；水温摄氏40-50度；由于使用环境的局限性，其发射换能器的几何尺寸不能大；由于宫调音乐的频谱大部分处于低频段(100HZ-1000HZ)，因此本发射换能器的低频发射效果好，频带宽，耐温性能好，工作寿命长。适合用于水中宫音音乐的发射，并产生体感振动。从而可实现人体生物效应的研究。
权利要求1.一种压电型水中音乐体感振动发射换能器，包括壳体(1)、2块金属基片(3)、2块压电敏感元件(4)和水密电缆(9)；其特征在于还包括声负载导体材料(5)、密封圈(7)，电缆的密封螺钉(8)；其中将压电敏感元件(4)粘结在金属基片(3)上，将压电敏感元件(4)的面朝向壳体(1)两侧，并固定在壳体(1)上；压电敏感元件(4)与壳体(1)之间用聚胺脂胶(2)密封，两个压电元件(4)的外侧极化方向相反；所述的壳体(1)开有电缆线密封口，该密封口内设置至少一个密封圈(7)，密封圈(7)内螺合固定一带有中心孔的螺钉(8)，一根电缆线(10)通过螺钉(8)中心孔穿入壳体(1)内，2块压电敏感元件(4)的两根芯线，用两个焊点(6)，分别焊接于同一根电缆线(10)的上，作为两个压电元件的一个公用电极；在两个基片中间用导电胶粘结一个声负载导体材料(5)，声负载导体材料(5)连接于信号线的另一极(11)。
2.按权利要求1所述的压电型水中音乐体感振动发射换能器，其特征在于所述的密封圈(7)设置3-5个橡胶垫圈。
3.按权利要求1所述的压电型水中音乐体感振动发射换能器，其特征在于所述的压电敏感元件(4)包括PZT-4发射型压电陶瓷和耐高温的WO-2发射型压电陶瓷，其直径50mm-100mm，厚度0.5mm-1.0mm。
4.按权利要求1所述的压电型水中音乐体感振动发射换能器，其特征在于所述的金属基片(3)的厚度是压电元件的1.2倍，其外径与壳体(1)内腔相匹配。
5.按权利要求1所述的压电型水中音乐体感振动发射换能器，其特征在于所述的声负载导体材料(5)壳体(1)或金属基片(3)，均由铜、铝和不锈钢材料制作，其声负载导体材料(5)的直径是压电元件的一半。
专利摘要本实用新型涉及压电型水中音乐体感振动发射换能器，包括压电敏感元件粘结在金属基片上，将压电敏感元件的面朝向壳体两侧，并固定在壳体上；压电敏感元件与壳体之间用聚胺脂胶密封，两个压电元件的外侧极化方向相反；壳体开有电缆线密封口，密封口内设置至少一个密封圈，密封圈内螺合固定一带有中心孔的螺钉，一根电缆线通过螺钉中心孔穿入壳体内，压电敏感元件的两根芯线，用两个焊点，分别焊接于同一根电缆线的上，作为两个压电元件的一个公用电极；在两个基片中间用导电胶粘结一个声负载导体材料，声负载导体材料连接于信号线的另一极。本实用新型的换能器采用“间支”固定方式，和采用双面辐射，与已有的相比谐振频率、阻抗更低。
文档编号H04R1/44GK2768361SQ20042009654
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月30日 优先权日2004年9月30日
发明者孙德兴, 邵道远, 魏育林 申请人:中国科学院声学研究所, 中日友好医院