泡沫吸声材料有哪些（详细介绍各种泡沫材料的吸声效果及应用场景）

超声波换能器是一种进行能量转换的装置，是一种将一种形式的能量转换成另一种形式的能量的装置，它可以实现电能和声能的相互转换。

超声波在介质中传播时会产生多种物理、化学和生物效应，超声波穿透力强，信息承载量大，易于实现快速准确的在线无损检测和无损诊断.目前，各种超声波换能器广泛应用于工业、农业、国防、生物医学和科学研究等领域。

超声波换能器主要包括外壳、声窗（匹配层）、压电陶瓷圆盘换能器、背衬、引出线、接收器等部分。

超声波换能器结构

下面主要介绍重要部分：

1）背衬（阻尼块）

当用信号激励压电晶片时，晶片发出的超声波同时传到晶片的两面。放置在压电晶片背面的背衬（阻尼块）用于吸收晶片向后辐射的声能。如果背衬不好，超声波从晶圆背面发射并反射回来，容易对晶圆形成干扰杂波。

只有当晶圆的声阻抗与背衬的声阻抗相等或接近时，超声波才能在界面处几乎100%地透入背衬而不会发生反射。为了保证传输到背衬的超声波不被反射回压电芯片，背衬必须有足够大的内部损耗。

2) 声楔

为了保证换能器发射角的稳定性和增加探头的耐磨性，压电晶片通常固定在传声楔上。传声楔常用的材料有：有机玻璃、ABS塑料、聚砜、聚酰亚胺、尼龙六等材料，其参数见表3-1。

选用聚醚醚酮塑料（PEEK）聚醚醚酮，超声波传播衰减小，波速在较宽的频率范围内稳定；

也使用了有机硅聚合物，性能接近PEEK，但成本仅为PEEK的1/15，信噪比更高。

传声模块与压电陶瓷片之间、传声模块与管壁之间应涂声耦合剂（硅脂材料）。

3) 住房

外壳的作用是将压电晶片、吸波块、导线等部分容纳并组合成一个整体，起到保护和使用方便的作用。确定探头透声楔的尺寸和引出电缆的位置后，即可制作外壳。

下面介绍美国Exo Imaging公司的吸音材料技术（CN 115023607）：

吸音材料包括基材和无机填料。在进一步的实施方式中，无机填料呈颗粒、片晶、针状或其组合的形式。在一些实施例中，无机填料具有不同于基材的声阻抗，无机填料的声阻抗大于（或显着大于）基材的声阻抗。

无机填料包括钨、碳化钨、氧化铝、氮化铝、氧化铪、氧化钡、钽、氧化钽、钼、氧化钼、铬、氧化铬、二氧化钛、铁、氧化铁、钴、氧化钴、镍、氧化镍、铜、氧化铜或其组合

吸音材料与多孔泡沫的体积比约为1.5:1~49:1。吸音材料的导热系数至少为1W/mK（除吸音功能外，还负责散发热量）压电材料）

本文提供的一个方面是用于换能器的导热吸音体100。在一些实施例中，导热吸音体100具有高声能吸收水平和高导热性。在一些实施例中，吸音体100包括多孔泡沫101和吸音材料102。在一些实施例中，多孔泡沫101具有多个泡孔101A。在一些实施例中，吸音材料102设置在多孔泡沫101的多个孔101A内。在一些实施例中，吸音材料102布置在多孔泡沫101的多个孔101A的至少一部分内。在一些实施例中，吸音材料102布置在多孔泡沫101的大部分孔101A内。在一些实施例中，本文的多孔泡沫101的特定材料和结构使得吸声器100具有高导热性，而吸声材料102提供高声衰减。

多孔泡沫101的泡孔密度与吸音器100内的吸音材料102的孔隙的大小有关，增加多孔泡沫101的泡孔密度会增加吸音器100提供的导热性的均匀性。

上图为90%孔隙率泡沫铜+硅树脂的吸音效果

本公司两种超声波探头的结构如下图所示