專利名稱：一種喇叭型超聲波傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測距用喇叭型超聲波傳感器，屬于物位測量技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景現(xiàn)有的用于物位測量的超聲波測距儀、超聲波物位計等所使用的超聲波傳感器通常采用夾心式換能器制作，夾心式換能器由壓電陶瓷片及前后電極構(gòu)成，對于大量程的傳感器來講，要求壓電陶瓷片的截面積很大，厚度也大，前后粘附的電極也相應(yīng)增大，這樣的超聲波傳感器制作比較困難，成本高，其重量也大，工作時需要上千伏的電壓驅(qū)動，對電路的要求較高。
實用新型內(nèi)容本實用新型提出了一種新的超聲波傳感器結(jié)構(gòu)，具有重量輕、制作容易、驅(qū)動電壓低的特點，而且性能良好。
該結(jié)構(gòu)的傳感器由壓電陶瓷圓環(huán)及喇叭型輻射腔構(gòu)成，壓電陶瓷圓環(huán)安裝在輻射腔的中間底部，輻射腔內(nèi)側(cè)面相對成約90度圓角，其偏差應(yīng)小于3度，即與喇叭型輻射腔中心線處于同一平面的輻射腔內(nèi)側(cè)面上任意兩條線段相對成約90度角，其偏差小于3度，壓電陶瓷圓環(huán)通過其側(cè)面發(fā)射超聲波，聲波傳播到喇叭型輻射腔的內(nèi)側(cè)面轉(zhuǎn)變方向后向外輻射。壓電陶瓷圓環(huán)的外側(cè)表面由塑料或橡膠等材料包敷，以保護圓環(huán)外側(cè)的金屬膜；壓電陶瓷圓環(huán)的內(nèi)側(cè)全部或部分粘附或填充軟性阻尼材料，以減小壓電陶瓷圓環(huán)在發(fā)射完超聲波后的余振，阻尼材料使用的越多，阻尼作用越大，壓電陶瓷圓環(huán)的余振越小，而發(fā)射及接受信號的能力也相應(yīng)減低?？梢赃x擇橡膠作為阻尼材料，如丁腈橡膠等。
壓電陶瓷圓環(huán)內(nèi)側(cè)粘附或填充軟性阻尼材料后仍存在有一定的空間，需要對該空間進行處理，因為在該空間內(nèi)存在由壓電陶瓷圓環(huán)內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的超聲波，這部分聲波會影響整個喇叭型超聲波傳感器的性能，干擾有用信號的正常接收，采用如下兩種方式能夠減小或消除上述影響。方式一，在壓電陶瓷圓環(huán)內(nèi)側(cè)余下的空間內(nèi)放置吸聲材料(如海綿)以吸收內(nèi)側(cè)產(chǎn)生的超聲波。方式二，在壓電陶瓷圓環(huán)內(nèi)側(cè)余下的空間內(nèi)安放任意形狀的物質(zhì)，用以調(diào)整余下空間內(nèi)的超聲波聲場，減小其對有用信號的干擾。該物質(zhì)為片狀時，其表面積大于空間表面積的十分之一為佳，并且與空間內(nèi)側(cè)及底部留有空隙；該物質(zhì)為其他形狀時，其體積大于空間容積的5％，并且其高度大于3毫米為佳。
由于這種結(jié)構(gòu)的喇叭型超聲波傳感器主要是通過壓電陶瓷圓環(huán)的外側(cè)面向外發(fā)射超聲波，圓環(huán)的外側(cè)面面積較大，因而向外輻射的超聲波能量也較大，使傳感器具有較大的量程，而這種結(jié)構(gòu)喇叭型超聲波傳感器制作是容易的，重量輕，驅(qū)動電壓低，制作成本低。


圖1為本實用新型喇叭型超聲波傳感器具體實施例基本結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明本實用新型的具體實施例。
如圖1所示，本實用新型的喇叭型超聲波傳感器由壓電陶瓷圓環(huán)1及喇叭型輻射腔2構(gòu)成，壓電陶瓷圓環(huán)1通過粘接安裝在喇叭型輻射腔2的中間底部，壓電陶瓷圓環(huán)1的外側(cè)表面由不飽和樹脂3包敷，樹脂3的厚度為2毫米，壓電陶瓷圓環(huán)1的內(nèi)側(cè)面由生橡膠4粘附，余下的空間由海棉5填充，喇叭型輻射腔2內(nèi)側(cè)面相對成90度圓角，即與喇叭型輻射腔2中心線處于同一平面的輻射腔內(nèi)表面上任意兩條線段相對成90度角，壓電陶瓷圓環(huán)1上部安裝有PVC塑料上蓋6。
權(quán)利要求1.一種喇叭型超聲波傳感器，由壓電陶瓷圓環(huán)(1)及喇叭型輻射腔(2)構(gòu)成，其特征是壓電陶瓷圓環(huán)(1)安裝在喇叭型輻射腔(2)的中間底部，壓電陶瓷圓環(huán)(1)的外側(cè)表面由塑料或橡膠等材料(3)包敷，壓電陶瓷圓環(huán)(1)的內(nèi)側(cè)全部或部分粘附或填充軟性阻尼材料(4)，喇叭型輻射腔(2)內(nèi)側(cè)面相對成約90度圓角，其偏差小于3度，即與喇叭型輻射腔(2)中心線處于同一平面的輻射腔內(nèi)側(cè)面上任意兩條線段相對成約90度角，其偏差小于3度，在壓電陶瓷圓環(huán)(1)內(nèi)側(cè)余下的空間內(nèi)放置有吸聲材料或任意形狀的物質(zhì)。
專利摘要一種測距用喇叭型超聲波傳感器，由壓電陶瓷圓環(huán)及喇叭型輻射腔構(gòu)成，壓電陶瓷圓環(huán)安裝在喇叭型輻射腔的中間底部，壓電陶瓷圓環(huán)的外側(cè)表面由塑料或橡膠等材料包敷，壓電陶瓷圓環(huán)的內(nèi)側(cè)全部或部分粘附或填充軟性阻尼材料，喇叭型輻射腔內(nèi)側(cè)面相對成90度圓角，即與喇叭型輻射腔中心線處于同一平面的輻射腔內(nèi)側(cè)面上任意兩條線段成90度角，壓電陶瓷圓環(huán)(1)內(nèi)側(cè)余下的空間放置有吸聲材料或任意形狀的物質(zhì)。采用上述設(shè)計的傳感器具有較大的量程，制作容易，重量輕，驅(qū)動電壓低，制作成本低。
文檔編號G01F23/296GK2715123SQ200420077308
公開日2005年8月3日 申請日期2004年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月20日
發(fā)明者董志偉 申請人:董志偉