一種超聲波熱量表?yè)Q能器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及超聲波計(jì)量?jī)x表【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于提高超聲波熱量表測(cè)量準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性的超聲波熱量表?yè)Q能器。其包括金屬外殼、壓電陶瓷片、導(dǎo)電電極、黃銅片、背襯吸聲材料和卡簧；金屬外殼涂有電磁屏蔽材料，可避免換能器在使用過(guò)程中受外界噪音的干擾，提高其信噪比；采用導(dǎo)電膠將壓電陶瓷的負(fù)極與金屬外殼連接在一起，并將外殼作為大面積接地極，有效提高電磁兼容性能；壓電陶瓷的正極采用導(dǎo)電電極引出，便于換能器與外界激勵(lì)電路的連接和安裝；設(shè)置黃銅片和卡簧固定背襯吸聲材料，這種一體式設(shè)計(jì)不僅提高換能器結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性，而且提高換能器靈敏度、分辨率，進(jìn)而提高超聲波熱量表測(cè)量的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】一種超聲波熱量表?yè)Q能器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及超聲波計(jì)量?jī)x表【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于提高超聲波熱量表測(cè)量準(zhǔn)確度及穩(wěn)定性的超聲波熱量表?yè)Q能器。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲波熱量表主要由超聲流量傳感器、配對(duì)溫度傳感器和積算儀三部分組成。其中流量測(cè)量部分是應(yīng)用一對(duì)超聲波換能器相互交替收發(fā)超聲波，通過(guò)測(cè)量超聲波在介質(zhì)中的順流和逆流傳播時(shí)間差來(lái)間接測(cè)量流體的流速，再通過(guò)流速來(lái)計(jì)算流量的一種間接測(cè)量方法。因此，換能器性能的好壞直接影響到流量的測(cè)量精度，進(jìn)而影響到熱量表的計(jì)量精度。而由于國(guó)內(nèi)材料科學(xué)及基礎(chǔ)工業(yè)與國(guó)外存在的一定的差距，目前大部分國(guó)產(chǎn)熱量表所用的換能器性能較差，致使超聲波熱量表長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性、可靠性和精度性等不能滿足超聲波熱量表的發(fā)展需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有熱量表?yè)Q能器技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種超聲波熱量表?yè)Q能器，該換能器抗結(jié)垢，抗撞擊，耐壓，耐高溫，提高了換能器長(zhǎng)期使用的穩(wěn)定性、可靠性和精度性。
[0004]本實(shí)用新型為解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:一種超聲波熱量表?yè)Q能器，包括金屬外殼、壓電陶瓷片、導(dǎo)電電極、黃銅片、背襯吸聲材料、卡簧；該換能器的結(jié)構(gòu)是一體式的，外殼為金屬外殼，金屬外殼由鎢青銅合金制成，換能器整個(gè)內(nèi)殼為上下通透；
[0005]換能器的整個(gè)金屬外殼為凸臺(tái)圓柱體，它分為上下兩個(gè)部分:上部分為開(kāi)放的圓柱體，其外形制成外螺紋和卡口形狀，用于安裝時(shí)支撐和固定整個(gè)殼體；下部分為封閉圓柱體，其凸出面作為聲波輻射面；換能器采用金屬外殼一方面可以保護(hù)壓電元件，另一方面其機(jī)械性能好，耐腐蝕；
[0006]在金屬外殼的表面噴涂電磁屏蔽材料，避免換能器在使用過(guò)程中受到外界噪音的干擾，提高換能器的信噪比；
[0007]殼體內(nèi)部為兩個(gè)相同直徑的空間，其中，下面的空間安裝壓電陶瓷片和背襯吸聲材料，上面的空間安裝黃銅片和卡簧，整個(gè)殼體內(nèi)上下通透，分別安裝不同的部件；
[0008]導(dǎo)電電極有兩部分，突出的長(zhǎng)方形引線部分和金屬圓片部分；導(dǎo)電電極的金屬圓片部分直徑與壓電陶瓷片的直徑一樣；導(dǎo)電電極有一定的韌性，其突出的長(zhǎng)方形引線部分能與金屬圓片部分彎曲成90度夾角，且該部分要包裹一層絕緣材料使其與金屬外殼相絕緣；長(zhǎng)方形引線部分便于換能器與外界激勵(lì)電路的連接和安裝；
[0009]壓電陶瓷片的一面通過(guò)導(dǎo)電電極的長(zhǎng)方形引線部分引出來(lái)；背襯吸聲材料安裝在導(dǎo)電電極的上面，導(dǎo)電電極的長(zhǎng)方形引線部分從背襯吸聲材料的缺口處引出來(lái)，即換能器的正電極從殼體內(nèi)壁一側(cè)引出；
[0010]通過(guò)耐高溫導(dǎo)電膠粘合實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷片的另一面與金屬外殼的電連接，并將外殼作為大面積接地極，有效提高電磁兼容性能；
[0011]背襯吸聲材料為聚氨酯橡膠制成的塊狀，以此能增加換能器的機(jī)械阻尼、擴(kuò)展帶寬、減小波形失真，提高分辨率；
[0012]在金屬外殼接近底部處設(shè)置一個(gè)與卡簧相匹配的凹槽，以放置卡簧；
[0013]設(shè)置相匹配的銅片和卡簧來(lái)固定背襯吸聲材料，以提高換能器結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性，提高換能器的靈敏度、分辨率，進(jìn)而提高超聲波熱量表測(cè)量的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性；
[0014]本實(shí)用新型的超聲波熱量表?yè)Q能器與超聲波熱量表的管段是相匹配的。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型的超聲波熱量表?yè)Q能器，外殼由金屬構(gòu)成，整體無(wú)脫落部件，其底部可以相應(yīng)增厚，抗結(jié)垢，抗撞擊，耐壓，耐高溫，安裝方便，延長(zhǎng)換能器的使用壽命；金屬外殼涂一層電磁屏蔽材料，可以避免換能器在使用過(guò)程中受到外界噪音的干擾，提高換能器的信噪比；采用導(dǎo)電膠將壓電陶瓷的負(fù)極與金屬外殼連接在一起，并將外殼作為大面積接地極，有效提高電磁兼容性能；圓形壓電陶瓷的正極采用導(dǎo)電電極的長(zhǎng)方形引線部分引出，便于換能器與外界激勵(lì)電路的連接；設(shè)置相匹配的銅片和卡簧來(lái)固定背襯吸聲材料，這種一體式設(shè)計(jì)不僅提高了換能器結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性，而且提高了換能器的靈敏度、分辨率，進(jìn)而提高了超聲波熱量表測(cè)量的準(zhǔn)確度與穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]圖1為超聲波熱量表?yè)Q能器結(jié)構(gòu)不意圖。
[0018]圖2為超聲波熱量表?yè)Q能器立體圖。
[0019]圖3為超聲波熱量表?yè)Q能器剖面不意圖。
[0020]圖4為導(dǎo)電電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖5為背襯吸聲材料的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖6為黃銅片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖7為卡簧的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中1.導(dǎo)電電極，2.絕緣塑料,3.卡簧,4.黃銅片,5金屬外殼,6、背襯吸聲材料，
7.壓電陶瓷片，8.凹槽。

【具體實(shí)施方式】
[0025]參照附圖，一種超聲波熱量表?yè)Q能器，導(dǎo)電電極1、絕緣塑料2、卡簧3、黃銅片4、金屬外殼5、背襯吸聲材料6、壓電陶瓷片7和凹槽8 ;該換能器的結(jié)構(gòu)是一體式的。
[0026]換能器的金屬外殼為5凸臺(tái)圓柱體，它分為上下兩個(gè)部分，上部分為開(kāi)放的圓柱體，其外形制成外螺紋和卡口形狀，用于安裝時(shí)支撐和固定整個(gè)殼體；下部為封閉圓柱體，其凸出面作為聲波輻射面。
[0027]在金屬外殼的表面噴涂電磁屏蔽材料，避免換能器在使用過(guò)程中受到外界噪音的干擾，提高換能器的信噪比。
[0028]殼體內(nèi)部為兩個(gè)相同直徑的空間，其中，下面的空間安裝壓電陶瓷片7、導(dǎo)電電極I和背襯吸聲材料6，而上面的空間安裝黃銅片4和卡簧3，整個(gè)殼體內(nèi)上下通透。
[0029]導(dǎo)電電極有兩部分，突出的長(zhǎng)方形引線部分和金屬圓片部分；導(dǎo)電電極I的金屬圓片部分直徑與壓電陶瓷片7的直徑一樣；導(dǎo)電電極I有一定的韌性，其突出的長(zhǎng)方形引線部分能與金屬圓片部分彎曲成90度夾角，且該部分要包裹一層絕緣材料2使其與金屬外殼5相絕緣。
[0030]壓電陶瓷片7的一面通過(guò)導(dǎo)電電極I引出來(lái)。背襯吸聲材料6安裝在導(dǎo)電電極I的上面，導(dǎo)電電極的引線部分從背襯吸聲材料6的缺口處引出來(lái)，即換能器的正電極從殼體內(nèi)壁一側(cè)引出。
[0031]通過(guò)耐高溫導(dǎo)電膠粘合實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷片7的負(fù)極與金屬外殼的電連接，并將外殼作為大面積接地極，有效提高電磁兼容性能。
[0032]在金屬外殼接近底部處設(shè)置一個(gè)與卡簧相匹配的凹槽8，以放置卡簧3。
[0033]設(shè)置相匹配的銅片和卡簧3來(lái)固定聚氨酯橡膠塊，以提高換能器結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定性。
[0034]本實(shí)用新型的超聲波熱量表?yè)Q能器與超聲波熱量表的管段是相匹配的。其工作原理是:
[0035]在超聲波熱量表的管段上安裝一對(duì)換能器，一端的換能器發(fā)出超聲波，另一端的換能器接收信息，當(dāng)超聲波在流體中傳播時(shí)，聲波傳送速度信息將加載上流體的速度信息，因?yàn)檫@兩種信號(hào)的疊加，就使聲波在順流和逆流時(shí)的傳播速度不相等，因此通過(guò)測(cè)量這兩種不同的速度信息，經(jīng)過(guò)計(jì)算可得出流體的流速，然后再換算成流量，從而實(shí)現(xiàn)了流量的測(cè)量。
【權(quán)利要求】
1.一種超聲波熱量表?yè)Q能器,包括金屬外殼、壓電陶瓷片、導(dǎo)電電極、黃銅片、背襯吸聲材料和卡簧；其特征在于，該換能器為一體式結(jié)構(gòu)，外殼為金屬外殼，換能器整個(gè)內(nèi)殼為上下通透； 金屬外殼為凸臺(tái)圓柱體，換能器的整體分為上下兩個(gè)部分，上部分為開(kāi)放的圓柱體，其外形制成外螺紋和卡口形狀，下部分為封閉圓柱體，凸出面為聲波輻射面； 換能器殼體內(nèi)部為上下兩個(gè)相同直徑的空間，下面的空間安裝壓電陶瓷片和填充背襯吸聲材料，上面的空間安裝黃銅片和卡簧；導(dǎo)電電極的金屬圓片部分直徑與壓電陶瓷片的直徑一樣；背襯吸聲材料安裝在導(dǎo)電電極的上面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，導(dǎo)電電極有兩部分，長(zhǎng)方形引線部分和金屬圓片部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，壓電陶瓷片的一面通過(guò)導(dǎo)電電極引出來(lái)，導(dǎo)電電極的長(zhǎng)方形引線部分從背襯吸聲材料的缺口處引出來(lái)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，壓電陶瓷片另一面和金屬外殼通過(guò)耐高溫導(dǎo)電膠粘合電連接，并將外殼作為大面積接地極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，導(dǎo)電電極長(zhǎng)方形引線部分外面包裹一層絕緣材料，使其與金屬外殼相絕緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，在金屬外殼接近底部處設(shè)置一個(gè)與卡簧相匹配的凹槽，設(shè)置相匹配的金屬銅片和卡簧對(duì)背襯吸聲材料進(jìn)行固定，卡簧正好可卡在換能器內(nèi)壁的小凹槽里。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，金屬外殼為鎢青銅合金夕卜殼。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，在金屬外殼的表面噴涂電磁屏蔽材料。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲波熱量表?yè)Q能器，其特征在于，背襯吸聲材料為聚氨酯橡膠制成的塊狀物。
【文檔編號(hào)】G01K17/06GK204027616SQ201420426631
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年7月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月31日
【發(fā)明者】董杰 申請(qǐng)人:山東省德魯計(jì)量科技有限公司