對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡的氣體超聲波換能器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及氣體超聲波換能器,尤其是涉及一種對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡的氣體超聲波換能器。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體超聲波流量計(jì)由于測(cè)量準(zhǔn)確度高、量程比寬、無(wú)壓損、無(wú)可動(dòng)部件、安裝費(fèi)用低等特點(diǎn),正開(kāi)始逐漸、大規(guī)模地替代傳統(tǒng)的機(jī)械式氣體流量計(jì)。在管道中,由于使用情況的原因?qū)е職怏w的壓力會(huì)有一定程度的波動(dòng),從而導(dǎo)致?lián)Q能器的匹配層和壓電片受到一個(gè)頻繁的沖擊力,使得換能器很快達(dá)到疲勞壽命,最終導(dǎo)致?lián)Q能器失效。因此,在設(shè)計(jì)適用于氣體介質(zhì)的壓力存在波動(dòng)的氣體超聲波流量計(jì)的氣體超聲波換能器時(shí),必須考慮對(duì)氣體超聲波流量計(jì)進(jìn)行壓力平衡。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡的氣體超聲波換能器,它具有耐高壓,耐壓力沖擊等特性,適宜安裝在測(cè)量氣體介質(zhì)的壓力存在波動(dòng)的氣體超聲波流量計(jì)中。
[0004]為了達(dá)到上述發(fā)明目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括壓電片、匹配層、金屬壓板、硬質(zhì)密封膠層、金屬外殼和導(dǎo)線;金屬外殼內(nèi)從下至上依次裝有匹配層、壓電片、金屬壓板和硬質(zhì)密封膠層,導(dǎo)線中的兩根線芯分別焊接在壓電片的正極面和負(fù)極面邊緣,導(dǎo)線的屏蔽層通過(guò)金屬壓板與金屬外殼相連接;匹配層和金屬外殼間裝有內(nèi)底面開(kāi)有兩個(gè)同心圓槽的塑料殼,匹配層和壓電片位于塑料殼內(nèi),壓電片的上端面與塑料殼內(nèi)的凸臺(tái)端面相接觸,壓電片的下端面嵌入匹配層上端面中心的定位槽內(nèi);塑料殼圓柱面沿圓周方向開(kāi)有槽,槽的深度直至塑料殼兩個(gè)同心圓槽的底面;塑料殼內(nèi)的凸臺(tái)沿圓周方向開(kāi)有槽,槽的深度直至塑料殼兩個(gè)同心圓槽的底面,塑料殼圓柱面的槽與塑料殼內(nèi)的凸臺(tái)的槽的位置相對(duì)應(yīng)。
[0005]所述塑料殼圓柱面沿圓周方向開(kāi)有槽和塑料殼內(nèi)的凸臺(tái)沿圓周方向開(kāi)有槽,其槽數(shù)相同均為1?4個(gè),并沿圓周方向等距分布。
[0006]所述壓電片、匹配層和塑料殼之間的空間填滿軟質(zhì)泡沫塑料。
[0007]本發(fā)明具有的有益效果是:
通過(guò)在換能器的開(kāi)槽塑料殼上開(kāi)槽,對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡,可以提高換能器的耐壓及抗壓力沖擊能力,大大提高了換能器的使用壽命,同時(shí)也保證了換能器在壓力波動(dòng)的氣體介質(zhì)中仍然可以正常使用。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的一種結(jié)構(gòu)不意圖。
[0009]圖2是本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是本發(fā)明的塑料殼仰視圖。
[0011]圖中:1、壓電片,2、匹配層,3、塑料殼,4、金屬壓板,5、硬質(zhì)密封膠層,6、金屬外殼,
7、導(dǎo)線,8、槽,9、槽,10、軟質(zhì)泡沫塑料,11、導(dǎo)線孔12、凸臺(tái)端面。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
[0013]如圖1、圖2所示,本發(fā)明包括壓電片1、匹配層2、金屬壓板4、硬質(zhì)密封膠層5、金屬外殼6和導(dǎo)線7;金屬外殼6內(nèi)從下至上依次裝有匹配層2、壓電片1、金屬壓板4和硬質(zhì)密封膠層5,導(dǎo)線7中的兩根線芯分別焊接在壓電片1的正極面和負(fù)極面邊緣,導(dǎo)線7的屏蔽層通過(guò)金屬壓板4與金屬外殼6相連接,此結(jié)構(gòu)可以提高換能器的信噪比。匹配層2和金屬外殼6間裝有內(nèi)底面開(kāi)有兩個(gè)同心圓槽的塑料殼3,匹配層2和壓電片1位于塑料殼3內(nèi),壓電片1的上端面與塑料殼3內(nèi)的凸臺(tái)端面12相接觸,壓電片1的下端面嵌入匹配層2上端面中心的定位槽內(nèi);塑料殼3圓柱面沿圓周方向開(kāi)有槽9,槽9的深度直至塑料殼3兩個(gè)同心圓槽的底面;塑料殼3內(nèi)的凸臺(tái)沿圓周方向開(kāi)有槽8,槽8的深度直至塑料殼3兩個(gè)同心圓槽的底面,塑料殼3圓柱面的槽9與塑料殼3內(nèi)的凸臺(tái)的槽8的位置相對(duì)應(yīng)。
[0014]所述塑料殼3圓柱面沿圓周方向開(kāi)有槽9和塑料殼3內(nèi)的凸臺(tái)沿圓周方向開(kāi)有槽8,其槽數(shù)相同均為1?4個(gè),并沿圓周方向等距分布。圖1、圖2中開(kāi)互呈120°的三個(gè)槽。如圖3所示,塑料殼3底面上還開(kāi)有兩個(gè)導(dǎo)線孔11。
[0015]如圖2所示,所述壓電片1、匹配層2和塑料殼3之間的空間填滿軟質(zhì)泡沫塑料10。
[0016]壓電片1為電能與機(jī)械能的轉(zhuǎn)換元件,壓電片1的正極端面上粘接有匹配層2,匹配層2的直徑大于壓電片1,且匹配層2上開(kāi)有定位槽以便于壓電片1與匹配層2位置對(duì)中;壓電片1和匹配層2粘接后裝配在開(kāi)槽塑料殼3中,壓電片1的負(fù)極端與開(kāi)槽塑料殼3內(nèi)部的環(huán)狀凸臺(tái)接觸進(jìn)行軸向定位。
[0017]所述塑料殼3通過(guò)金屬壓板4進(jìn)行壓緊,對(duì)換能器核心部分進(jìn)行固定,金屬壓板4的后端是硬質(zhì)密封膠層5,用于保證換能器的氣密性。
[0018]本發(fā)明的工作原理:
如圖1所示,在壓電片1的正負(fù)極端面的外邊緣焊接導(dǎo)線,再在壓電片1的正極端面上均勻涂上混合均勻的雙組分膠,將壓電片正極與匹配層2帶有的定位凹槽對(duì)齊、壓緊;待粘接壓電片1與匹配層2的雙組分膠固化后,在開(kāi)槽塑料殼內(nèi)壁前端涂上雙組份膠,將壓電片1與匹配層2組成的換能器核心裝入開(kāi)槽塑料殼3中,同時(shí)導(dǎo)線從塑料殼3后端的11孔中穿過(guò),待雙組份膠凝固后分別與導(dǎo)線7的兩根線芯相連,在塑料殼3后端的小孔中注入少量液態(tài)軟膠以保護(hù)細(xì)導(dǎo)線,待軟膠固化后將上述整體裝入金屬外殼6的內(nèi)腔中,使用金屬壓板4將上述部分固定;將導(dǎo)線7的屏蔽層焊接在金屬壓板4上,從金屬外殼6的后端灌入液態(tài)密封膠,待液態(tài)密封膠固化后形成硬質(zhì)密封膠層5。
[0019]如圖1所示,塑料殼3上開(kāi)有槽,通過(guò)槽9和槽8將管段內(nèi)的高壓氣體引入到換能器內(nèi)部,使匹配層2和壓電片1上下的氣壓一致,從而減小壓電片1在管段內(nèi)壓力波動(dòng)時(shí)所受到的沖擊力。為了降低氣體介質(zhì)中的微量固體顆粒對(duì)換能器內(nèi)部的影響,如圖2所示,在塑料殼3內(nèi)部填滿軟質(zhì)泡沫塑料10,阻止固體顆粒的進(jìn)入。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡的氣體超聲波換能器,包括壓電片(1)、匹配層(2)、金屬壓板(4)、硬質(zhì)密封膠層(5)、金屬外殼(6)和導(dǎo)線(7);金屬外殼(6)內(nèi)從下至上依次裝有匹配層(2)、壓電片(1)、金屬壓板(4)和硬質(zhì)密封膠層(5),導(dǎo)線(7)中的兩根線芯分別焊接在壓電片(1)的正極面和負(fù)極面邊緣,導(dǎo)線(7)的屏蔽層通過(guò)金屬壓板(4)與金屬外殼(6)相連接;其特征在于:匹配層(2)和金屬外殼(6)間裝有內(nèi)底面開(kāi)有兩個(gè)同心圓槽的塑料殼(3),匹配層(2)和壓電片(1)位于塑料殼(3)內(nèi),壓電片(1)的上端面與塑料殼(3)內(nèi)的凸臺(tái)端面(12)相接觸,壓電片(1)的下端面嵌入匹配層(2)上端面中心的定位槽內(nèi);塑料殼(3)圓柱面沿圓周方向開(kāi)有槽(9),槽(9)的深度直至塑料殼(3)兩個(gè)同心圓槽的底面;塑料殼(3)內(nèi)的凸臺(tái)沿圓周方向開(kāi)有槽(8),槽(8)的深度直至塑料殼(3)兩個(gè)同心圓槽的底面,塑料殼(3)圓柱面的槽(9)與塑料殼(3)內(nèi)的凸臺(tái)的槽(8)的位置相對(duì)應(yīng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡的氣體超聲波換能器,其特征在于:所述塑料殼(3)圓柱面沿圓周方向開(kāi)有槽(9)和塑料殼(3)內(nèi)的凸臺(tái)沿圓周方向開(kāi)有槽(8),其槽數(shù)相同均為1?4個(gè),并沿圓周方向等距分布。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡的氣體超聲波換能器,其特征在于:所述壓電片(1)、匹配層(2)和塑料殼(3)之間的空間填滿軟質(zhì)泡沫塑料(10)。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種對(duì)匹配層和壓電片進(jìn)行壓力平衡的氣體超聲波換能器。金屬外殼內(nèi)從下至上依次裝有匹配層、壓電片、金屬壓板和硬質(zhì)密封膠層,導(dǎo)線中的兩根線芯分別焊接在壓電片的正極面和負(fù)極面邊緣,導(dǎo)線的屏蔽層通過(guò)金屬壓板與金屬外殼相連接;匹配層和金屬外殼間裝有內(nèi)底面開(kāi)有兩個(gè)同心圓槽的塑料殼,匹配層和壓電片位于塑料殼內(nèi),壓電片的上端面與塑料殼內(nèi)的凸臺(tái)端面相接觸,壓電片的下端面嵌入匹配層上端面中心的定位槽內(nèi);塑料殼圓柱面和塑料殼內(nèi)的凸臺(tái)沿圓周方向開(kāi)有槽,且位置相對(duì)應(yīng)。本發(fā)明通過(guò)開(kāi)槽,實(shí)現(xiàn)了壓力平衡,提高換能器的耐壓及抗壓力沖擊能力,從而提高使用壽命,也保證換能器在壓力波動(dòng)的氣體介質(zhì)中仍然可以正常使用。
【IPC分類(lèi)】B06B1/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105478333
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610060094
【發(fā)明人】傅新, 徐嬋娜, 宋智, 王楚男
【申請(qǐng)人】浙江大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2016年1月28日