超声设备和方法与流程

1.本发明涉及超声设备和其它压电设备以及相关联的使用和生产方法。


背景技术：

2.超声技术广泛用于成像和测量领域。这种超声技术利用机械压力波，其频率超出人类听觉的极限(20khz以上)并且范围高达许多ghz。这些波可以传播穿过固体、液体和气体，从而引起相互作用，例如散射、反射和衰减。正是这些相互作用对于非破坏性测试和医学成像是有用的。
3.在两种使用情况下，使用超声检测器来测量入射在其接收表面上的机械波的振幅和到达时间。在许多情况下，还使用超声源来发射机械波，最常见的是在同一换能器中(设置用于发送和接收的单个传感器)。
4.超声是用于工业非破坏性测试市场的标准工具。在此，超声换能器可以将频率范围从0.1mhz到20mhz的机械波发送到实体对象中，然后将反射的机械波转换成可测量的信号，用于检测对象中的缺陷、腐蚀、侵蚀或其他机械结构。这被重复地进行以建立结构的图像，或者实际上随时间推移进行以监测对象的健康或状态。
5.在工业市场(例如电力、能源生产、油气、可再生能源或航空航天)中，测量对象的健康度或状态以检测和监测腐蚀、侵蚀、裂纹和其它缺陷的迹象。这些缺陷的发展可能在长时间内以非常慢的速率(可能低至每天0.1μm)发生。这需要测量工具中的非常稳定的传感器，以提供仅由于被检查对象的变化而不由于其他外部因素而偏离的测量信号。


技术实现要素：

6.本文阐述的目标是提供一种对于要求高的应用(例如但不限于工业非破坏性测试)特别有益的超声传感器。这种传感器必须克服一系列挑战。
7.如果传感器已经被干扰(即，移动、改变或损坏)，但是数据记录器/收集器不知道并继续收集数据，则这将改变数据的趋势或预测性质，从而降低准确性。在此公开的本发明解决了这样问题：由于传感器一旦装配到对象，其不能在不停止其功能的情况下被故意或无意地物理干扰。这使得传感器成为用于长期监测对象的强健的防篡改传感器，并且对传感器的任何干扰将表现为数据到趋势线的停止，而不是用负数据填充它。
8.为了有效地预测和管理腐蚀和侵蚀，准确性取决于在各个时间点的稳定测量。误差(例如来自传感器角度、位置或用户变化的误差)降低了该准确性。当连接传感器面和对象表面以便高效传递声能时，非平坦对象提出了特别的挑战。实际上，传感器面相对于对象的角度的变化影响声音传播的方向，从而引起大量的操作员误差。在此公开的本发明解决了利用适形于该对象的柔性组件去除这些系统误差和变化。
9.在对象(例如管道、管道系统、管线、器皿、罐和其它不平坦的金属和非金属结构)的非破坏性测试或监测中也存在其它关键挑战。这些对象经常在高温或难以到达的位置操作。实际上，所有这些情况的组合对在此公开的本发明解决的常规超声传感器提出了挑战。
10.传统的超声传感器在高温下失去其效率，因此在高温(从0到600℃)下长期暴露于对象对于非破坏性测试是不可行的。这是由于用于将电能转换成机械能的材料，例如陶瓷和聚合物。陶瓷材料在其居里温度以上失去其压电效率，而聚合物在约100℃下由于退极化或物理熔化而失去其效率。在此公开的本发明通过与非陶瓷或非聚合物传感器元件组装来解决这个问题。
11.最后，在难以到达的位置，由于移动受限、危险的环境材料或高环境温度，可能难以进行人工检查，在人工检查中，派遣工程师与测试设备，可能有绳索通道或狭小的爬行空间，以在正常操作条件期间进行工作。这对可用于进行测量的时间设置了限制和条件，并且如果间隔数周或数月地进行重复测量，则部分地由于前述的声音路径的角变化的挑战而加重了操作员误差。在此公开的本发明通过永久地安装到对象、允许在恶劣环境中长时间自主地收集测量结果(而不需要移动或重新定位传感器)来解决这个问题。
12.后一点意味着传感器测量结果的可追溯性和可靠性在安装时是固定的，从而去除了由于后续测量结果而导致的重复校准或操作员误差的挑战。
13.因此，在此公开的本发明解决了作为用于跨大温度范围连续、永久安装、监测平坦和复杂形状的对象的防篡改超声传感器的组件的所有上述挑战。
14.根据本发明的第一方面，提供了一种包括超声换能器的超声传感器，该超声换能器包括：
15.压电元件；以及
16.有源电极和对电极，其适于电连接至压电元件；其中，
17.压电元件、有源电极和对电极被包括在用于操作压电元件的电路的至少一部分中；
18.超声传感器被安装或配置为可安装到待感测的实体；以及
19.超声传感器适于使得从实体去除超声传感器引起电路的断开，以便使超声传感器不可操作，例如不可逆地不可操作。
20.超声传感器还可包括有源电极导体和对电极导体，其适于分别与有源电极和对电极导电。有源电极导体和对电极导体也可以包括在电路的至少一部分中。
21.超声传感器可被配置为使得在超声传感器的至少一部分上的压缩力的释放引起电路的断开。超声传感器可被配置为使得从实体去除超声传感器释放压缩力。
22.超声换能器可以包括至少一个易碎部件。易碎部件可以被配置为响应于压缩力而碎裂。超声换能器可以被配置为使得易碎部件碎裂和/或压缩力释放引起或导致电路断开，以便使超声传感器不可操作。超声换能器可以被配置为使得易碎部件碎裂和压缩力释放的组合引起或导致电路断开，以便使超声传感器不可操作。
23.易碎部件可以是或包括陶瓷部件，例如陶瓷管，例如软固化陶瓷管。易碎部件可以是、包括或被包括在牺牲层中，该牺牲层可以被设计为在将超声传感器安装在实体上时断裂。易碎部件可以是、包括或被包括在圆筒、管或其它中空体中。
24.易碎部件可以是、包括或被包括在以下部件中的至少一者或每一者中：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体。易碎部件可以是与以下部件中的至少一者或每一者分开的部件：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体。
25.易碎部件可以被配置为使得当处于未碎裂状态时，易碎部件作用在以下部件中的
至少一者或每一者上：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体，以使其处于形成电路的至少一部分或者可以用于形成电路的至少一部分的状态。易碎部件可以被配置为使得当碎裂时，易碎部件释放以下部件中的至少一者或每一者：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体。超声传感器可以被配置为使得当易碎部件碎裂并且压缩力已经释放时，电路的至少一部分自由移入或被使得移入电路断开和/或超声传感器不可操作(例如永久地不可操作)的配置。
26.超声换能器可以包括壳体。压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体、对电极导体和/或易碎部件中的至少一者或每一者可以位于壳体内。易碎部件至少在未碎裂状态下可以在壳体与以下部件中的至少一者或每一者之间起作用和/或延伸：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体、对电极导体和/或易碎部件，例如，以将它们保持在它们形成电路的至少一部分或者可以用于形成电路的至少一部分的位置。易碎部件可以被配置为使得当碎裂时，易碎部件不再和/或不能够将以下部件中的至少一者或每一者保持例如在它们形成电路的至少一部分或者可以用于形成电路的至少一部分的位置中：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体、对电极导体和/或易碎部件。
27.超声设备可包括或被配置为接收推动机构。推动机构可以被配置为将压缩力施加到超声换能器的至少一部分。推动机构可操作为选择性地施加和/或选择性地释放压缩力。推动机构可以被配置为一旦施加压缩力就维持压缩力，至少直到其被选择性地释放。压缩力可以直接或间接地施加到以下部件中的至少一者或每一者：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体、对电极导体和/或易碎部件。推动机构可以包括用于在使用中朝向实体至少推动超声换能器的推动机构。推动机构可以是或包括螺纹构件，其可以旋入壳体中以便选择性地施加压缩力和/或可以旋出壳体以便释放压缩力。然而，应当理解，推动机构可以是或包括一个或多个其它施力机构，例如杠杆、一个或多个带齿的嵌齿、凸轮构件、电磁体、活塞、注射器、快拆杆、螺栓、摩擦配合构件等。
28.超声传感器可以包括用于将超声传感器安装到实体的安装件。安装件可以是或包括推动机构。即，超声传感器可被配置为使得当超声传感器使用安装件安装到实体时和/或在使用安装件将超声传感器安装到实体的过程期间，压缩力施加到超声换能器的至少一部分。
29.安装件可以包括或被配置为附接到适于固定到实体的带、条或夹具。带或条可以是金属的。带或条可以由适形材料形成或包括适形部分。带或条可以是弹性体的。带或条可以是可弹性伸缩的。带或条可以是不可伸缩的和/或可以是不可延伸的。安装件可以包括用于将带或条固定在实体上的适当位置的固定件，例如棘轮、夹具、扣钩、销和孔布置、螺钉、蜗杆传动等。有利地，安装件可以是或包括无粘合剂安装件，其可在无粘合剂的情况下安装超声传感器。超声传感器可被配置为用于在没有焊接或其它永久安装方法的情况下进行安装。这样，超声传感器在使用中可以更可靠地安装到实体。
30.然而，替代性地，安装件可以包括用于粘附到实体的粘合剂，这在某些应用中是可接受的。粘合剂和可选地电路的至少一部分(例如以下部件中的至少一者或每一者的至少一部分：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体)可以保持粘附到实体并且从超声传感器分离。
31.超声设备可被配置为以10mpa至100mpa范围内的压缩力操作。压缩力可以在安装
期间(例如在将超声传感器安装到实体期间)施加。压缩力可以在超声传感器的操作期间(例如在使用中)施加，例如连续地施加。
32.实体可以是或包括管道、支撑件、梁、大梁、支柱、片材或面板、管、导管、结构构件等，但不限于这些。实体可以是有机实体或活实体。实体可以是人或其他动物。实体可以是树、植物等。实体可以是楼房或其他建筑。实体可以是交通工具(例如汽车、飞机、轮船或小船、火车、公共汽车、货运汽车、厢式车、自行车、雪地机动车等)或其一部分。实体可以是自主或自动化实体，例如无人机、机器人、自主交通工具等。
33.超声传感器可包括背衬材料，其可设置在推动机构和/或安装件与以下部件中的至少一者或每一者之间：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体、对电极导体和/或易碎部件。背衬材料可以是适形的。背衬材料可以是导电的。背衬材料可以是或包括石墨、增强石墨或其它石墨基材料。背衬材料可以是可压缩的或不可压缩的。背衬材料可以被配置为将压缩力从推动机构或安装件输送到以下部件中的至少一者或每一者：压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体、对电极导体和/或易碎部件。
34.超声换能器可以被配置为例如通过施加压缩力而进入操作状态。例如，压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体中的至少一者或每一者可以处于初始或“制造时”状态，在该状态下，电路断开，例如通过电路的至少一部分与电路的至少一个其他部分隔开一个间隙，例如气隙。例如，在初始或“制造时”状态下，压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体中的至少两者通过间隙彼此隔开。压缩力的施加可闭合间隙，从而闭合或完成电路，这可使超声传感器在向有源电极施加合适的信号时可操作。压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体中的至少一者或每一者可以由易碎构件保持在以下配置中：电路闭合或可闭合，例如间隙通过施加压缩力可闭合。超声换能器可以被配置为使得当易碎部件碎裂时，易碎部件不再将压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体中的至少一者或每一者保持在电路闭合或可闭合的配置中，例如使得间隙可能无法通过施加压缩力而闭合。超声换能器可以被配置为使得压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体中的至少一者或每一者被配置为当易碎部件碎裂并且压缩力释放时移出或可以移出电路可闭合的配置。
35.超声传感器的至少一部分(例如超声换能器)可以是柔性的和/或适形的。超声换能器可以被配置为适形于一系列不同的几何形状，包括但不限于凸形、凹形、圆筒形和球形几何形状。超声换能器可以直接机械联接或可联接到实体，例如，无需超声联接凝胶、焊接或任何其他结合，以实现实体与超声传感器之间的直接超声传递。这可以通过高度的适形性和/或柔性来实现。压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体中的至少一者或每一者可以是柔性的。超声换能器可以是薄膜换能器。超声换能器可以包括在柔性基板(例如金属箔)上的压电材料的柔性层。压电元件可以是或包括压电材料层。金属箔可以是或包括或充当有源电极或对电极中的一者。压电材料层可以具有在2μm至20μm范围内的厚度。基板可以具有从20μm至200μm厚的范围内的厚度。压电材料可以是掺杂的、共沉积的或合金化的压电材料。压电材料可以包括：金属氧化物、金属氮化物、过渡金属氧化物或氮化物、掺杂的、共沉积的或合金化的金属氧化物或金属氮化物等。金属可以是锌或铝，例如压电材料可以是或包括zno或aln。金属氧化物或金属氮化物可以掺杂钒或其化合物、与钒或其化合物共沉积或形成合金；或者压电材料可以是掺杂过渡金属或其化合物、与过
渡金属或其化合物共沉积或形成合金的氧化锌。压电材料可以溅射涂布到基板上或者涂布到基板上，例如使用溶胶-凝胶沉积，例如溶胶-凝胶压电陶瓷沉积。基板可以包括铝、钢、钛、黄铜或其它合适的金属。基板可以是或包括箔、片材或盘。
36.压电材料可以是晶体压电材料，例如多晶或柱状压电材料。压电材料可以是非聚合物的，或者可以不包括在聚合物材料中。压电材料可以是或包括具有压电特性的材料的连续层，例如，压电材料可以不包括在非压电材料的基体内的具有压电特性的压电材料的离散域。压电材料层可以比基板薄，例如，至少是基板厚度的一半或至少是四分之一，或者比基板薄一个数量级或更多。
37.超声传感器可以包括多个超声换能器，其可以被包括在超声换能器阵列中。超声换能器阵列可以在基板上形成图案。各个超声换能器可以具有公共的对电极，例如基板。各个超声换能器可以具有单独的专用有源电极，或者可以具有与至少一个其他超声换能器结合的电极。用于各个超声换能器的有源电极(也可以称为带电电极)可以是金属(例如铝、钢、钛或黄铜)，并且可以通过溅射、掩蔽和沉积或其它方法形成。
38.壳体可以是刚性的。壳体可以是柔性的。壳体可以是导电的。壳体可以电联接到有源电极导体或对电极导体中的一者。壳体可以是金属或金属的。壳体可以由不锈钢、陶瓷或镍基导体形成。
39.超声换能器可以被配置为例如响应于施加到有源电极的驱动信号而产生和发射超声波，和/或接收和检测超声波，例如接收和检测所发射的超声波的反射。超声传感器可以是用于成像、测量或测试(例如非破坏性测试(ndt))的超声传感器。超声传感器可以是非破坏性测试设备。超声传感器可适于执行ndt检查，包括但不限于管道壁厚测量、腐蚀检测、声发射监测等。超声换能器可以被配置为提供表示所接收的超声波或其一个或多个特性(例如超声波的振幅、频率、波长和/或定时)的输出信号。超声换能器可以被配置为发射超声波和/或检测和/或测量接收到的超声波的反射。
40.超声传感器可包括电源，例如电池、电容器、感应功率耦合系统或其它电化学、静电或电磁电源。超声传感器可以是有线的或无线的。超声传感器可经由有线或其它物理连接器接收电力和/或驱动信号和/或可以输出信号。替代性地或另外地，超声传感器可以无线地接收驱动信号和/或提供输出信号。超声传感器可以包括无线通信系统，其用于与远程和/或单独的设备无线通信，例如，以接收驱动信号和/或发送输出信号。无线通信系统可以被配置为使用蓝牙
rtm
、zigbee
rtm
、wifi
rtm
、wimax
rtm
、nfc、蜂窝电话和/或数据网络或其它合适的通信信道或机制来进行通信。可选地，用于超声传感器的电力可以无线地提供，例如经由感应耦合。驱动信号可由控制电子器件提供，控制电子器件可在超声传感器上，例如容纳在壳体中，并且驱动信号可使用电源提供。超声传感器可包括或被配置为访问数据储存器，并且超声传感器可被配置为例如随着时间的过去在数据储存器中记录输出信号。数据储存器可以是板载的，例如在壳体内，并且可以由电源供电。数据储存器可以在超声传感器外部和/或远离超声传感器，例如使得数据例如经由有线或无线通信从超声传感器输出到数据储存器。
41.超声传感器可以被配置为在30℃以上(例如50℃以上，例如100℃以上)操作。超声传感器可以被配置为在30℃至500℃之间(例如在100℃至500℃之间)的温度下操作。超声传感器可以被配置为在30℃以下(例如-10℃以下，例如低至-100℃)的温度下操作。超声传
感器可被配置为在-200℃至400℃之间的温度下操作，例如不需要冷却剂、耦合剂或加热装置。
42.有源电极导体和/或对电极导体可以使用包括但不限于端子螺钉、压接、弹簧销连接等的技术电端接到固定装置、壳体或设备中。这些技术可有利于传感器的一次性和可互换性。
43.超声传感器可被配置为可在例如5mhz至70mhz的超声频率下并且可选地以不同的带宽操作。可操作频率带宽可以通过选择压电层的厚度、基板厚度、磨损面使用/厚度以及使用可调谐电路来选择。使用高频可以提供高的时基分辨率，从而给出高准确性的厚度测量。
44.根据本发明的第二方面，提供了一种构造超声传感器(例如根据第一方面的超声传感器)的方法。该方法可包括：设置压电元件，以及设置连接到或适于电连接到压电元件的有源电极和对电极。方法可包括：设置分别连接到有源电极和对电极或适于与有源电极和对电极导电的有源电极导体和对电极导体。方法可包括：布置压电元件、有源电极和对电极，使得其被包括在用于操作压电元件的电路的至少一部分中。方法可包括：将超声传感器配置为可安装到待感测的实体。方法可包括：配置超声传感器，使得从实体去除超声传感器引起电路的断开，以便使超声传感器不可操作，例如不可逆地不可操作。
45.方法可包括：设置至少一个易碎部件。超声换能器可以包括壳体。方法可包括：将压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体、对电极导体和/或易碎部件中的至少一者或每一者定位于壳体内。方法可包括：布置易碎部件，使得当处于未碎裂状态时，易碎部件在壳体与压电元件、有源电极、对电极、有源电极导体和/或对电极导体中的至少一者或每一者之间起作用，以使其处于形成电路的至少一部分或者可以用于形成电路的至少一部分的状态。
46.方法可包括：设置和/或布置上面关于第一方面识别的任何特征。
47.根据本发明的第三方面，提供了一种使用第一方面的超声传感器的方法。该方法可包括：将超声传感器安装在实体上。方法可包括：例如通过操作推动机构将压缩力施加到超声传感器的至少一部分。方法可包括：通过施加压缩力闭合间隙，以便完成电路。方法可包括：施加压缩力以便使易碎部件碎裂。方法可包括：经由有源电极导体向有源电极施加电驱动信号，以便操作超声换能器产生超声辐射，例如以将超声波发射到实体中。方法可包括：例如通过操作推动机构和/或通过从实体卸下超声传感器来去除压缩力，从而断开电路，以便使超声传感器不可操作，例如不可逆地不可操作。
48.本发明的另外的方面和可选的特征如下：
49.设备包括超声传感器，其被设计成仅在安装后起作用，并且一旦被卸下就不能撤回地停止作用，因此使其既防篡改又是一次性的。设备被设计成用于压缩，这可以充当安装方法。传感器可操作的时间可以是从小于一分钟到大于一年的任何时间。传感器可以使用固定装置安装，例如现有技术gb2582562a。当安装时，传感器可以被配置为发送和接收超声信号。这可以用于工业部件的非破坏性测试和监测，或者用于包括可穿戴或便携式应用的医学成像。
50.设备可以由压电元件组成，该压电元件可以是薄膜，例如现有技术gb2571529a，从而允许其适形于一系列表面几何形状。设备可以适形于凸面、凹面和其它复杂表面，例如
45mm和更大外径的管道系统和肘管。设备可以与多个其它传感器结合使用，以像阵列一样工作。
51.传感器几何形状及其对应的有源区域可以被调整以适应难以接近位置和高空间精度的应用。使用不同的压电元件可以允许宽范围的操作频率，从20khz或更低到超过80mhz，这取决于期望的应用。
52.传感器头材料被设计用于压缩。该材料可以包括促进电隔离、可压缩性和一次性的外易碎层；该外易碎层可以由合适的浇注陶瓷组成。可以使用薄金属片为传感器设置电接触部，该薄金属片可以是但不排他地是铝、钢、钛或黄铜。该薄金属片可以是但不排他地是50μm厚，以允许适形性和柔性。可以使用柔性石墨基材料设置超声背衬，以防止来自后壁的回波，阻尼回响，并且保护传感器在压缩期间免受损坏。该柔性石墨基材料可以是但不排他地是2mm厚的齿板(tanged)钢增强石墨。
53.传感器堆的压缩可以用作安装方法，从而导致易碎部件脱离，产生到压电元件的电连接，并且产生从传感器正面到期望的检查对象中的机械结合以促进超声传输。最后，传感器可以由脊状罩或壳体支持，在该脊状罩或壳体上施加压缩力以安装传感器。压缩力可以经由螺旋接头或类似机构施加。刚性罩可以容纳布线以允许传感器面的电连接。传感器头的电气端接可以用螺钉端子、弹簧销或类似鲁棒连接来促进。
54.这种传感器的可压缩机械设计允许非常简单的安装，需要10-100mpa范围内的压缩，不需要联接流体、焊接、延迟线或波导。因为在组装和安装中不需要低温粘合剂或材料，并且由于可以使用的现有技术薄膜的高温性质(gb2571529a)，因此传感器能够在-10℃或更低和超过600℃的温度下起作用。
55.该传感器的可压缩机械设计意味着一旦压缩被去除，传感器部件就可以碎裂成其单独部分，这意味着传感器不能移动，从而保证重复测量的完整性，并且防止篡改。
56.根据一个示例，提供了一种防篡改压电传感器，包括：(a)部件，其用于超声生成和检测；和机械组件，其被设计用于压缩，使得：(i)安装的动作允许换能，(ii)从原位去除使其停止起作用并且不能重新装配。
57.以下描述了可以应用于以上或以下示例或方面中的任一者的可选特征。
58.传感器可以包括被设计成在安装时断裂的一个或多个牺牲层。牺牲层可以是但不限于软固化陶瓷管。上述传感器的一次性性质可以使其防篡改并且提高测量的责任性、准确性和可追溯性。上述传感器可以机械地组装，使得其不需要粘合剂来促进一次性性质。上述传感器可以被设计成在操作员干预最少的情况下向固定装置、壳体或设备(例如先前的专利权利要求)安装、从其去除和/或更换。上述传感器可以是柔性的，使得其可以适形于一系列的几何形状。这些几何形状包括但不限于凸曲率和凹曲率、圆筒和球体。上述传感器的机械组件可以包括是导电材料并且声学上适于传感器操作的材料。上述传感器可以被设计为使得其在温度范围和恶劣环境下起作用，而不需要冷却剂或耦合剂。持续的操作温度可以低至-200℃和超过400℃。上述传感器可以使用带安装固定装置安装在固定位置(先前的专利权利要求)。安装不需要焊接或其它永久安装方法。上述传感器可以使用包括但不限于端子螺钉、压接或弹簧销连接的技术电端接到固定装置、壳体或设备中。这些技术可有利于传感器的一次性和可互换性。上述传感器可以利用压电元件来生成超声，该压电元件可以是但不限于溅射的zno薄膜，并且替代材料可以包括掺杂的zno、aln、溶胶-凝胶沉积的压电
陶瓷。上述压电元件可以是但不限于沉积在各种基板(例如铝、钢、钛或黄铜)上的溅射zno层。上述材料可以包括但不限于石墨、石墨基材料或增强石墨。上述传感器可以安装到保护性外壳或罩上或内部。这可以便于电端接和机械压缩。对于恶劣的环境，该罩可包括不锈钢、陶瓷和镍基导体。上述传感器可以包含一个或多个不同的或结合的带电电极，其可以通过在压电材料上方放置一个或多个任意的薄金属元件来产生，其被设计为在压缩下接触。电极可以是但不限于铝、钢、钛或黄铜。一个或多个电极也可以通过溅射或其它方法产生。上述传感器可以被设计成在10-100mpa范围内的机械压缩下操作。压缩可以在安装时或操作期间通过设备的外壳或固定装置施加。上述传感器堆可以通过使用所形成的部件或部件特征来机械地组装。部件或部件特征可以通过使用薄片材料(例如钢、铝、钛或黄铜)来实现。该方法可以在没有粘合剂的情况下促进组装。上述传感器由于其可压缩性质而可以机械地联接到期望的检查对象，并且因此不需要超声联接凝胶、焊接或任何其他结合来实现超声信号传递。上述传感器由于其利用小的有效孔口的能力而可以具有高空间分辨率。上述传感器能够生成和检测具有不同带宽的一系列超声频率(5mhz至70mhz)，其可以通过选择专有膜厚度、基板厚度、磨损面使用/厚度和使用可调谐电路来选择。使用高频可以提供高的时基分辨率，从而给出高准确性的厚度测量。上述权利要求的传感器由于其一次性的性质而可以安装一次，但是在安装之后，其可以在需要的任何时间量内或者直到传感器失效保持就位。传感器设计可以允许用于集成到固定装置、壳体或设备中的低轮廓构造。上述传感器可以与多个其它传感器结合使用，具有像超声阵列一样起作用的潜力。上述传感器可用于ndt检查，包括但不限于管道壁厚测量、腐蚀检测和声发射监测。上述传感器可以利用适当固定装置、壳体或封装来用于无生命或有生命对象(包括有机物)上。
59.上面根据本发明的任何方面或下面关于本发明的任何具体实施例限定的单独特征和/或特征组合可以单独地和单个地、独立地或与任何其它限定的特征组合地用在本发明的任何其它方面或实施例中。
60.此外，本发明旨在覆盖被配置为执行本文关于方法描述的任何特征的装置和/或使用或生产、使用或制造本文描述的任何装置特征的方法。
附图说明
61.为了更好地理解本发明并示出可以如何实现实施例，对附图进行参考，附图中：
62.图1是穿过超声传感器的超声换能器的剖视图；
63.图2a至图2d示出了示例性超声换能器配置的平面图；
64.图3是包括图1的超声换能器的换能器组件的侧视图；
65.图4是图3所示的换能器组件的一部分的底端视图；
66.图5是穿过图4所示的截面a-a截取的、穿过图3所示的换能器组件的一部分的侧面剖视图；
67.图6示出了超声传感器的一部分的分解图；
68.图7是超声传感器的透视图；
69.图8是安装到实体的图7的超声传感器的透视图；
70.图9是图3至图5所示的换能器组件在安装到图8所示的实体上时的侧视图；
71.图10是图3至图5所示的换能器组件在安装到不同实体时的侧视图；
72.图11是包括图7的超声传感器的电路的图解视图；
73.图12是例示了生产图1的超声换能器的方法的流程图；以及
74.图13是例示了操作图6至图8的超声传感器的方法的流程图。
具体实施方式
75.图1示出了穿过形成超声传感器5的一部分的超声换能器2的横截面。超声换能器2包括容纳在壳体30内的压电元件10、限定气隙20的孔口形成器15、以及有源电极25。
76.压电元件10是薄膜换能器，其包括已经沉积(例如溅射涂布)到导电基板40(例如金属箔或层，例如铝、钢、钛或黄铜箔或层)上的压电材料层35。基板40比压电材料层35厚，例如，厚2倍或5倍或10倍或20倍或更多倍。压电材料35可以是例如无机材料，例如氧化锌(zno)或氮化铝(aln)，可选地掺杂有过渡金属或过渡金属化合物，例如钒。有利地，压电材料层35是连续的，而不是聚合物基体中的压电材料的离散域。压电材料层可以是例如多晶的，并且可选地是非聚合物的。在该示例中，基板40用作对电极45，并且在使用中被布置为朝向要被感测的实体。有利地，这种特定的压电元件10构造是柔性的和适形的，并且还能够具有高水平的和大范围的超声输出。
77.壳体30是导电的，并且可以由例如金属或金属材料(例如铝、钢、钛、黄铜等)形成。壳体的壁可以小于200μm厚，例如50μm厚或更薄。壳体30是可选的，并且在其他示例中，压电元件10可以围绕其他部件延伸以用作壳体。壳体限定了能够适应物理磨损并基本上保护压电元件10的外磨损层。在一些示例中，壳体30抵接充当对电极45的基板40，使得壳体30形成用于将信号源连接到对电极45的电路的一部分。
78.孔口形成器15是可选部件。孔口形成器15是电绝缘的，并且可以由聚合物或其它电介质材料形成。孔口形成器15限定一个或多个孔口，至少在初始或“制造时”状态，该一个或多个孔口又限定相应的气隙20。在使用中，气隙20在施加压缩力的情况下去除。孔口的数量、尺寸和形状可以根据应用来选择。孔口的示例可以在图2a至图2d中看到。图2a示出了单个孔口。图2b示出了一对尺寸相等的并排孔口。图2c示出了不同尺寸的环形同心孔口。图2d示出了限定电极阵列的多个任意形状的孔口。
79.有源电极25是导电的、总体上为金属层，其可以是例如铝、钢、钛、黄铜等。在示例中，有源电极25的厚度小于200μm，例如50μm或更小。这样，有源电极具有一定程度的柔性，以便在需要时封闭气隙20。
80.有源电极25位于中空易碎部件50内，并在其开口处。当易碎部件50完整时，其将有源电极保持就位。在该示例中，易碎部件50是管状的，但是可以根据应用而具有不同的形状。易碎部件50是电绝缘的，并且可以由陶瓷材料(例如软固化陶瓷)形成，或者替代性地可以由硅橡胶形成。易碎部件50被配置为位于有源电极50与壳体30(或在没有壳体30的实施例中为压电元件10)之间，以便使有源电极50与壳体30电绝缘。易碎部件50通过与壳体30中的唇部55接合而保持就位，并且易碎部件50的相对端与孔口形成器15(或者在不具有孔口形成器15的示例中为压电元件10)接合。这样，当易碎部件50没有碎裂时，其还可以将孔口形成器(如果存在)和压电元件10保持就位。
81.在一些示例中，压电元件10、孔口形成器15和有源电极25中的至少一者或每一者松散地放置在壳体30内，并且至少在换能器组件65的初始或“制造时”状态下由易碎部件50
保持就位。即，易碎部件50支承在唇部55与孔口形成器或压电元件10之间，并且容纳有源电极25，以便在初始或“制造时”状态下将有源电极25、压电元件10和孔口形成器15抵靠壳体30保持就位。
82.在有源电极25后面的易碎部件50的内部包括或填充有背衬材料60。优选地，背衬材料60是导电的，以便于信号源与有源电极25的电连接。可选地，背衬材料60是适形的。合适的背衬材料的示例包括石墨、增强石墨或其它石墨基或含碳的材料。
83.可选地，超声传感器5可以仅包含一个超声换能器2或者以阵列或堆的形式包含两个或更多个超声换能器5。
84.图3至图5示出了包括超声换能器2和传感器罩70的超声换能器组件65。图3提供侧视图，图4提供端平面图，图5提供穿过图4所示的平面a-a的侧面剖视图。
85.在该示例中，传感器罩70的壁是刚性的。传感器罩70是中空的，并且允许超声换能器2与信号源之间的布线和连接布设通过其中。可选地，传感器罩70的壁由金属或金属材料(例如钢)形成。传感器罩70的刚性和坚固构造允许压缩力通过其有利地传递到超声换能器2。可选地，传感器罩70包括一个或多个凸缘95或其它定位机构(具体参见图4)，其用于定位在外壳100(图6至图8中示出)中的对应狭槽97中。这样，通过凸缘95或接合在狭槽97中的其它定位机构的作用，换能器组件65可被锁定而不能旋转。可选地，传感器罩70还包括平坦的远端表面或其它形状的表面，以便与推动机构105或其它用于施加压缩力的机构相对应和/或提供用于与其接合的良好接合表面。
86.换能器组件65包括电连接器75。电连接器在背衬材料60与导线80之间形成电连接，该导线延伸穿过传感器罩70的中空体到达用于连接到信号源的连接。电连接器75是刚性金属件，在该示例中为销的形式，但不限于此。使用具有大头部的销形电连接器75允许与背衬材料60良好接触。导线80电连接(例如结合)到电连接器75，这可通过导电结合物(例如银胶)来进行，但可使用任何合适的导电结合或连接工艺。这样，导线80、电连接器75、背衬材料60和有源电极25形成从有源电极25到用于信号源的连接的电路的一部分。
87.换能器组件65还包括导线85，其电结合或以其他方式连接到壳体30(或替代性地为压电元件10的基板40)并且延伸穿过传感器罩70的中空体。这样，充当对(例如接地)电极45的基板40、可选地壳体30和导线85形成从信号源到对电极45的电路的一部分。有利地，导线85可以可选地接近连接到壳体30的端部设置有弹簧、波形或其它适应构造，以适应超声换能器2的压缩。在示例中，导线80、85可以由金属线(例如镍线)形成。在示例中，导线80、85具有1mm或更小的直径，例如0.5mm的导线。
88.传感器罩的中空体填充有电绝缘材料87，其在用于有源电极25的导线80与用于对电极的导线85之间延伸，以便使导线80与导线85电绝缘。优选但不是必要的，绝缘材料87是刚性的，并提供刚性背衬以便于施加压缩力。示例性绝缘材料87是电绝缘陶瓷，例如浇注陶瓷。
89.超声换能器2结合或以其他方式固定到罩70和/或绝缘材料87。在示例中，超声换能器通过结合材料90(例如陶瓷材料)结合到绝缘材料87和/或罩70，但不限于此。
90.如图6至图8所示，超声传感器5包括中空外壳100，其中包括超声换能器2的换能器组件65装配到外壳100中。超声传感器5还包括安装件110，其附接或可附接到外壳100并且被布置为用于将超声换能器5附接到要感测/测试的实体。在该示例中，安装件110包括一对
带，其能够环绕实体并且使用固定机构固定就位，以便将超声传感器5夹持到实体。这种布置特别适合于安装到管道、导管和圆筒，但是也可以使用适于安装到不同类型的实体的其它安装件。外壳100有利地设有多个支座102，其用于在使用中将外壳100的其余部分与要感测的实体隔开。
91.外壳100限定了包括盖115的中空盒，并且总体上是刚性构造的，例如由钢制成。盖115可以用螺栓120固定就位。外壳100的内部被配置为在其中接收换能器组件65。外壳100限定狭槽97，其接收换能器组件65的凸缘95以防止换能器组件65在使用中旋转。然后，可以使用螺栓120将盖115螺栓连接到外壳100上，以将换能器组件65封闭在外壳100的内部。外壳100可选地包括开口，以允许超声换能器2的至少一部分从外壳100突出或面向外部，以便能够与要感测/测试的实体接合。
92.盖115(或者替代性地可选地，外壳100)限定用于附接信号源的电连接125的开口。电连接125的相应适当部分连接到电连接到有源电极的导线80和电连接到对电极的导线85。
93.盖115(或者替代性地，外壳100)还限定开口130以允许推动机构105插入。在该示例中，开口130是带螺纹的，并且推动机构105是螺栓或其它螺旋型构件，但是可以使用用于选择性地施加和去除换能器组件65且从而超声换能器2上的压缩力的其它类型的推动机构105，例如柱塞、致动器、活塞等。
94.在该示例中，超声传感器5可以使用安装件110固定到要感测/测试的实体，例如通过使带围绕实体通过并且使用固定机构(未示出)将带固定就位，固定机构例如蜗杆螺钉、棘轮、扣钩或夹具、销和孔布置等。推动机构105然后可以选择性地操作为将超声换能器2压靠在实体上。在该特定示例中，推动机构105被旋入外壳100中，以便抵靠传感器罩70的端部，以通过传感器罩70向超声换能器2施加压缩力，从而将超声换能器2压缩到实体上。推动机构105被配置为向下压在传感器罩70上，这又导致传感器罩70和绝缘材料85向下压在超声换能器2上，以在实体与传感器罩70/绝缘材料85之间压缩超声换能器2。当该压缩力超过阈值(例如，该阈值可以在例如10至100mpa的范围内)时，易碎部件50碎裂，并且压缩力进一步推动有源电极25以闭合间隙20，从而接触压电材料层35，并且完成压电元件10、经由有源电极、导线80与到信号源的电连接125之间的电路。由此可见，由信号源施加的任何电信号将经由有源电极通过压电材料层35输送到对电极，以便使压电元件10将超声波发射到实体中。
95.图9中示出了当在推动机构105施加的压缩力下施加到实体时超声换能器2的简化侧视图。在图9中，为了简化，已经从附图中去除了外壳100和安装件110，但是实际上将存在。
96.从图9中可以看出，压缩力用于使易碎部件50碎裂并可选地使壳体30变形。在由推动机构105施加的压缩力的作用下，有源电极25被推动成与压电元件10的压电材料层35接触以闭合间隙20，从而闭合到信号源的电连接125与压电元件10之间的电路。从而，压电元件10可操作为响应于来自信号源的电信号而将超声发射到实体中。
97.相反，在所示的特定示例中，例如通过旋出推动机构105，推动机构105可选择性地操作为释放超声换能器上的压缩力。应当理解，压缩力也可以通过释放安装件110(例如从实体周围松开或释放带)来释放。重要的是，在这种情况下，易碎部件50已经碎裂。由此可
见，压缩力和易碎部件50都不可操作为将有源电极25、孔口形成器15和压电元件10保持就位，并且间隙20重新打开。在该状态下，即使再次施加压缩力，也难以在有源电极25、壳体30和压电元件10之间重新形成良好水平的电连接。
98.这样，超声换能器2可有效地操作一次，因此提供了任何读数都是合理的一定程度的保证。如果超声传感器5被去除，则超声信号随着电路断开而停止。超声信号的完全停止提供了超声传感器5已经被去除的指示。此外，超声传感器5换能器2可选地被使得不可操作或至少显著降级操作，从而使得难以或不可能简单地更换超声传感器5并尝试重新施加压缩力。这导致传感器提供增加的置信度，即任何传感器读数是真实的并且不由于传感器的移动或去除而是错误的，并且传感器的任何移动或去除可以被识别。有利地，在超声换能器2是一次性部件的示例中，仅需要更换超声换能器2或换能器组件65，并且外壳100和安装件110可以重新使用。
99.图10中示出了例示本布置的柔性和适形性的替代布置，其类似于图9，具有与如图3至图9所示且关于图3至图9描述的相同的超声换能器组件65，但是具有凹形实体轮廓(例如管道的内表面)而不是图8和图9所示的凸形轮廓。使用推动机构105施加压缩力仍然通过压缩实体与传感器罩70和绝缘材料85之间的超声换能器2来引起易碎部件50的碎裂。与上述示例中相同，例如通过旋出推动机构105和/或通过释放安装件110(例如带)而释放压缩力导致超声换能器2通过断开电路145而停止操作并且变得不可操作，因为部件不再由易碎部件50或压缩力保持并且因此被使得或至少自由地移入不可操作配置。
100.图11示出了当超声换能器2处于可操作配置时(即在压缩力下以使气隙20被有源电极25闭合以完成电路145时)例如经由电连接125连接到信号源140的超声传感器5的电路图。信号源140可操作为向电连接125提供期望频率的交流电。然后，信号经由导线80传送到电连接器75，并从而传送到导电背衬材料60，再到与压电元件10的压电材料层35接触的有源电极25。电路145通过充当对电极45的导电基板40到壳体30并从而经由导线85到电连接125再返回到信号源140以完成电路145来完成。
101.图12示出了构造上述超声传感器5的方法。该方法包括：在步骤1205中设置压电元件10以及连接或适于电连接至压电元件10的有源电极25和对电极45。压电元件10、有源电极25和对电极45被布置为使得它们被包括在用于操作压电元件10的电路145的至少一部分中。在步骤1210中，将超声传感器5配置为可安装到待感测的实体135。在步骤1215中，超声传感器5被配置为使得从实体135去除超声传感器5引起电路145的断开，以便使超声传感器不可操作，例如不可逆地不可操作。
102.图13示出了使用上述超声传感器5的方法。在步骤1305中，将超声传感器5安装在实体135上。在步骤1310中，例如通过操作推动机构105向超声传感器5的至少一部分施加压缩力。这使易碎部件50碎裂，并使气隙20闭合，以完成电路145。在步骤1315中，经由有源电极导体80向有源电极25施加电驱动信号，以便操作超声换能器2产生超声辐射，例如以将超声波发射到实体135中。在步骤1320中，例如通过操作推动机构105和/或通过从实体135卸下超声传感器5来去除压缩力，从而断开电路145，以便使超声传感器不可操作，例如不可逆地不可操作。
103.下面提供了附图的一些替代描述。
104.图1是可能的一次性超声传感器堆设计的横截面。
105.部分30包括可选的磨损面，其可以是但不限于50μm厚的铝、钢、钛或黄铜。部分10示出了压电材料，其可以是但不限于沉积在铝、钢、钛或黄铜上的例如zno的薄膜。厚度根据期望的频率应用而变化。如果不包括部分30，则部分10可被切割成部分30的形状以用于堆组装。部分15是可选的孔口形成器，其可以包括聚合物或类似的电介质。部分20示出了一旦传感器被压缩就被去除的气隙。部分25是带电或有源电极，其可以包括50μm厚的铝、钢、钛或黄铜。部分50是电绝缘的易碎层，其可以是但不限于软固化易碎陶瓷或硅橡胶。部分60是适形的导电背衬材料，其可以是但不限于石墨、增强石墨或其它石墨基材料。传感器堆可以包括单个元件、两个元件或多个元件。
106.图2示出了可以利用的一组不同的可能电极图案，应当注意，这些示例不形成穷举列表。从左到右，这包括单元件电极、双元件电极、环形双元件电极和一组任意元件电极。所有其它图示出了仅具有单个元件电极设计的示例；然而，该概念可以扩展到这些设计中的任何一种。
107.图5示出了可能组装的单元件传感器的横截面，其包括如图1所示的传感器堆和传感器“罩”部分70。设置导电结合点，并且导电结合点可以是但不限于银基导电粘合剂。部分80和85是提供到传感器的带电和接地连接的导电部件，这些部件可以是但不限于0.5mm直径的镍布线。接地线的端部可以制成具有弹簧形状的端部以便于压缩。部分90将传感器堆结合到传感器罩，并且可以是但不限于陶瓷。部分75是提供到适形的背衬层(部分60)的电连接的脊状导电部件，其可以是但不限于钢销。部分87是电绝缘的，并且提供用于压缩的脊状背衬，其可以是但不限于浇注陶瓷。部分70是刚性壳体，以提供坚固的表面，在该表面上可以施加压缩以便安装，该壳体可以是但不限于金属(例如钢)，并且可以包括“t”形以防止在安装到固定装置时旋转。这种形状通过图4(右侧)所示的顶视图变得更清楚。设置电绝缘体以防止与带电导线短路，绝缘体可以是陶瓷管。
108.图3和图4包括与图5相同的部分，但是从侧面和从下面而不是从横截面示出传感器。顶视图中的虚线示出了图4所示的横截面的位置。图9和图10示出了组装的传感器被压缩到由部分135指示的两个不同形状的检查样品。部分10、15、25、30、35、40和45已经适形于检查样品的形状，而部分50已经破裂。其它部分都保持刚性。
109.图6示出了传感器可以如何插入到固定装置、可由钢制成的部分100、115中的3d分解图。固定装置本身被现有技术gb2582562a覆盖。部分100是固定装置主体，部分115是固定装置盖，部分120是将盖固定到主体的一组螺钉，并且部分105是螺钉，通过该螺钉，压缩可以被施加到传感器以便于安装。
110.图11示出了可以如何使用脉冲发生器/接收器系统驱动传感器以及返回随后的超声信号的基本电路图。对于多元件传感器，这可以包括多路布线以提供到各个元件的单独连接。

技术特征：
1.一种包括超声换能器的超声传感器，所述超声换能器包括：压电元件；和适于电连接至所述压电元件的有源电极和对电极；其中，所述压电元件、所述有源电极和所述对电极被包括在用于操作所述压电元件的电路的至少一部分中；所述超声传感器被安装或配置为可安装到待感测的实体；以及所述超声传感器适于使得从所述实体去除所述超声传感器引起所述电路的断开，以便使所述超声传感器不可操作或不可逆地不可操作。2.根据权利要求1所述的超声传感器，其中，被配置为使得在所述超声传感器的至少一部分上的压缩力的释放引起所述电路的所述断开。3.根据权利要求2所述的超声传感器，其中，被配置为使得从所述实体去除所述超声传感器来释放所述压缩力。4.根据权利要求2或3所述的超声传感器，其中，所述超声换能器包括至少一个易碎部件，所述至少一个易碎部件被配置为响应于所述压缩力而碎裂。5.根据权利要求4所述的超声设备，其中，所述超声换能器被配置为使得所述易碎部件碎裂和所述压缩力的释放的组合引起或导致所述电路断开，以便使所述超声传感器不可操作或不可逆地不可操作。6.根据权利要求4或5所述的超声设备，其中，所述易碎部件是陶瓷部件。7.根据前述权利要求中任一项所述的超声设备，其中，还包括：有源电极导体和对电极导体，其适于分别与所述有源电极和所述对电极导电，所述有源电极导体和所述对电极导体包括在所述电路的至少一部分中。8.根据权利要求4或其从属权利要求中任一项所述的超声设备，其中，所述易碎部件是与以下部件中的至少一者或每一者分开的部件：所述压电元件、所述有源电极、所述对电极、所述有源电极导体和/或所述对电极导体。9.根据权利要求4或其从属权利要求中任一项所述的超声设备，其中，所述易碎部件被配置为使得当处于未碎裂状态时，所述易碎部件作用在所述压电元件、所述有源电极、所述对电极、所述有源电极导体和/或所述对电极导体中的至少一者或每一者上，以使所述至少一者或每一者处于形成所述电路的至少一部分或者能够用于形成所述电路的至少一部分的状态，但是当所述易碎部件碎裂时，所述易碎部件释放所述压电元件、所述有源电极、所述对电极、所述有源电极导体和/或所述对电极导体中的至少一者或每一者，使得所述至少一者或每一者自由移入到或使得移入到所述电路断开和/或所述超声传感器不可操作或永久地不可操作的配置中。10.根据权利要求2或其从属权利要求中任一项所述的超声设备，包括推动机构，所述推动机构被配置为将所述压缩力选择性地施加到所述超声换能器的至少一部分。11.根据权利要求10所述的超声设备，其中，所述推动机构被配置为一旦施加所述压缩力就维持所述压缩力，直到该压缩力被选择性地释放。12.根据权利要求11所述的超声设备，其中，所述推动机构可操作为在使用中朝向所述实体选择性地推动所述超声换能器。13.根据权利要求10至12中任一项所述的超声设备，其中，所述推动机构包括螺纹构
件，所述螺纹构件可旋入所述超声传感器的壳体中以便选择性地施加所述压缩力，并且可旋出所述壳体以便释放所述压缩力。14.根据前述权利要求中任一项所述的超声设备，包括用于将所述超声传感器安装到所述实体的安装件。15.根据权利要求4或其从属权利要求中任一项所述的超声设备，其中，所述超声设备被配置为以10mpa至100mpa范围内的压缩力操作。16.根据前述权利要求中任一项所述的超声设备，包括背衬材料，所述背衬材料设置在所述推动机构和/或安装件与以下部件中的至少一者或每一者之间：所述压电元件、所述有源电极、所述对电极、所述有源电极导体、所述对电极导体和/或所述易碎部件，所述背衬材料是导电的。17.根据权利要求16所述的超声设备，其中，所述背衬材料包括石墨、增强石墨或其它石墨基材料。18.根据权利要求2或其从属权利要求中任一项所述的超声设备，其中，被配置为通过施加所述压缩力而进入操作状态。19.根据权利要求18所述的超声设备，其中，在初始状态下，所述电路通过所述电路的至少一部分与所述电路的至少一个其它部分隔开气隙而断开，所述气隙被配置为使得施加所述压缩力使间隙闭合，从而闭合或完成所述电路。20.根据权利要求4或其从属权利要求中任一项所述的超声设备，其中，所述超声换能器被配置为使得所述压电元件、所述有源电极、所述对电极、所述有源电极导体和/或所述对电极导体中的所述至少一者或每一者被配置为当所述易碎部件碎裂并且所述压缩力释放时移出或可移出所述电路可闭合的所述配置。21.根据前述权利要求中任一项所述的超声设备，其中，所述超声换能器是柔性和适形的。22.一种构造根据前述权利要求中任一项所述的超声传感器的方法，所述方法包括：设置压电元件，以及设置连接到或适于电连接到所述压电元件的有源电极和对电极；布置所述压电元件、所述有源电极和所述对电极，使得其被包括在用于操作所述压电元件的电路的至少一部分中；将所述超声传感器配置为可安装到待感测的实体；以及配置所述超声传感器，使得从所述实体去除所述超声传感器引起所述电路的断开，以便使所述超声传感器不可操作或不可逆地不可操作。23.一种使用根据权利要求1至20中任一项所述的超声传感器的方法，所述方法包括：将所述超声传感器安装在实体上；向所述超声传感器的至少一部分施加压缩力，以便通过施加所述压缩力来闭合所述电路；经由有源电极导体向有源电极施加电驱动信号，以便操作超声换能器产生超声辐射；去除所述压缩力，从而断开所述电路，以便使所述超声传感器不可操作。24.根据从属于权利要求4或其从属权利要求中任一项的权利要求23所述的方法，包括：通过施加所述压缩力使所述易碎部件碎裂。

技术总结
公开了一种包括超声换能器的超声传感器，该超声换能器包括：压电元件；以及有源电极和对电极，其适于电连接至压电元件；其中，压电元件、有源电极和对电极被包括在用于操作压电元件的电路的至少一部分中；超声传感器被安装或配置为可安装到待感测的实体；以及超声传感器适于使得从实体去除超声传感器引起电路的断开，以便使超声传感器不可操作或不可逆地不可操作。操作。操作。


技术研发人员：大卫
受保护的技术使用者：诺沃声波有限公司
技术研发日：2021.11.24
技术公布日：2023/8/21