一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器的制造方法
【專利摘要】一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，包括傳感器外殼、被壓緊裝置固定于所述傳感器外殼中的聲頭，所述聲頭與電纜相連，所述聲頭外部設有工作端面板，所述聲頭朝向所述工作端面板的一端設有匹配層，所述聲頭與所述傳感器外殼的內(nèi)壁之間設有耦合層。本實用新型具有以下有益效果：1）聲頭通過耦合層粘連在傳感器外殼中，可方便的進行在線更換；2）耦合層能保證工作時聲頭與外殼的緊密貼合，保證運行穩(wěn)定；3）本實用新型的可在線更換聲頭的流量傳感器適合在防爆場合。
【專利說明】一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器

【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型屬于流量傳感器領域，具體涉及一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]超聲波流量傳感器是目前國際通用的超聲波流量計的核心部件，一般采用多脈沖技術(shù)、信號數(shù)字化處理技術(shù)及糾錯技術(shù)，使流量儀表更能適應現(xiàn)場的環(huán)境，計量更方便、經(jīng)濟、準確?？蓮V泛應用于石油、化工、冶金、電力、給排水等領域。
[0003]超聲波在流動的流體中傳播時就載上流體流速的信息。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。根據(jù)檢測的方式，可分為傳播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪聲法及相關法等不同類型的超聲波流量計。
[0004]氣體超聲波流量傳感器是超聲波流量傳感器中的一種，在使用過程中由于傳感器的聲頭損壞或因為氣體性質(zhì)需要更換聲頭時，需要停止工作后將流量傳感器取出進行更換，十分麻煩。
實用新型內(nèi)容
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本實用新型提供了一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器。
[0006]本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)。
[0007]—種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，包括傳感器外殼、被壓緊裝置固定于所述傳感器外殼中的聲頭，所述聲頭與電纜相連，所述聲頭外部設有工作端面板，所述聲頭與所述傳感器外殼的內(nèi)壁之間設有耦合層。
[0008]本實用新型的超聲波流量傳感器，聲頭插入傳感器外殼中，并通過耦合層將聲頭粘連固定在外殼的內(nèi)壁中。工作中，當聲頭需要更換時，不需要取下整個流量傳感器，只需取下壓緊裝置，接著取下聲頭更換即可，十分方便，此外，耦合層能保證工作時聲頭與傳感器外殼內(nèi)壁的緊密貼合。
[0009]作為優(yōu)選，所述聲頭朝向所述工作端面板的一端設有匹配層。該匹配層具有合適的聲阻抗值，使測量能順利進行。
[0010]作為優(yōu)選，所述壓緊裝置包括設于傳感器外殼一端的彈簧壓緊螺絲，所述彈簧壓緊螺絲與所述聲頭之間設有彈簧。
[0011]當聲頭被安裝在傳感器外殼中時，通過彈簧和彈簧壓緊螺絲將聲頭壓緊在匹配層上，并將該匹配層壓緊在工作端面板上，使得測量能夠順利進行。
[0012]作為優(yōu)選，所述彈簧壓緊螺絲外設有填料壓緊螺絲，所述彈簧壓緊螺絲與所述填料壓緊螺絲之間設有密封填料。密封填料能使傳感器外殼的內(nèi)腔與外部環(huán)境保持隔離，防止異物進入內(nèi)腔中。
[0013]作為優(yōu)選，所述傳感器外殼與彈簧壓緊螺絲之間的螺紋規(guī)格為M20*l，加工精度達到外螺紋6G與內(nèi)螺紋6H，牙數(shù)為7個。Exd IIC的要求為不小于5牙，本實用新型能達到防爆的要求。
[0014]作為優(yōu)選，所述密封填料為硅橡膠填料。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:1)聲頭通過耦合層粘連在傳感器外殼中，可方便的進行在線更換；2)耦合層能保證工作時聲頭與外殼的緊密貼合，保證運行穩(wěn)定；3)本實用新型的可在線更換聲頭的流量傳感器適合在防爆場合。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖與【具體實施方式】，對本實用新型做進一步描述。
[0018]見圖1，一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，包括傳感器外殼7、被壓緊裝置固定于所述傳感器外殼7中的聲頭3，所述聲頭3與電纜11相連，所述聲頭3外部設有工作端面板1，所述工作端面板1與所述聲頭3之間設有匹配層2，所述聲頭3與所述傳感器外殼7的內(nèi)壁之間設有耦合層12，所述壓緊裝置包括設于傳感器外殼7 —端的彈簧壓緊螺絲8，所述彈簧壓緊螺絲8與所述聲頭3之間設有彈簧6，所述彈簧壓緊螺絲8外設有填料壓緊螺絲10，所述彈簧壓緊螺絲8與所述填料壓緊螺絲10之間設有密封填料9。
[0019]本實施方式中，工作端面板1為一個精加工的鈦合金圓片，厚度為2mm(-0mm, +0.03mm)直徑為17mm(-0.2mm, +0mm)，該欽合金圓片兩端平行度優(yōu)于0.02mm,通過激光焊接在傳感器外殼7上面。焊接時采用工裝定位，確保工作端面板1與傳感器外殼7的軸心垂直。
[0020]傳感器的聲頭3由復合壓電陶瓷晶片、吸聲背材聲頭外殼、絕緣密封膠、MCX接頭插座4組成。復合壓電陶瓷晶片背部點焊有芯線導線與MCX接頭插座4的MCX接頭芯線電極相連，復合壓電陶瓷晶片側(cè)面底部邊緣點焊有屏蔽層導線與MCX接頭插座外殼相連。MCX接頭插座外殼上有螺紋，通過螺紋連接安裝在聲頭外殼上，兩根導線用絕緣密封膠封裝在聲頭外殼里面。匹配層2由組合膠通過模具固化而成，固化時也將點焊好導線的復合壓電陶瓷晶片同時固化在一起。固化好在一起的匹配層2與復合壓電陶瓷晶片再用吸聲背膠粘在聲頭外殼里。
[0021]聲頭中的復合壓電陶瓷晶片的中心頻率250kHz，定義復合壓電陶瓷晶片的聲阻抗值為Zc匹配層的聲阻抗值為Zi，，測量介質(zhì)的阻抗值為Z2，則有:Zi= sqrt(z0*z2)。
[0022]更換聲頭3時，聲頭3抹上耦合劑后尾部套上彈簧6后放入到傳感器外殼7里，彈簧壓緊螺絲8擰緊后就可以壓縮彈簧6，從而使傳感器聲頭3與工作端面板1緊密貼合；耦合劑為石蠟基潤滑油與超細金屬粉末混合均勻后得到的油性膠狀體，能夠耐受高達200°C的溫度，在200°C時也不會自己流動，基本上不揮發(fā)。
[0023]聲頭3與電纜11之間通過同軸電纜MCX插頭5連接，電纜11尾部引出到傳感器外殼7外面。傳感器外殼7與彈簧壓緊螺絲8之間的螺紋規(guī)格為M20*l，加工精度達到6G (外螺紋)與6H(內(nèi)螺紋)，牙數(shù)為7個(Exd IIC的要求為不小于5牙)，達到防爆的要求。彈簧壓緊螺絲8內(nèi)置密封填料9，該密封填料9的材質(zhì)為硅橡膠，耐溫范圍:-40?200°C，硬度大于55度，內(nèi)孔徑為Φ2.5mm (與同軸電纜線徑匹配)，外徑為Φ9πιπι與彈簧壓緊螺絲8內(nèi)孔匹配。將填料壓緊螺絲10擰緊后，電纜11將被密封填料9壓緊，整個聲頭3部分就被內(nèi)置在一個隔爆的腔體內(nèi)，從而保證Exd IIC的防爆等級要求。當傳感器聲頭通電工作時，防爆腔室內(nèi)的溫度范圍符合T6的要求，因此整個傳感器的防爆等級能達到Exd IIC T6。
[0024]本實用新型的保護范圍包括但不限于以上實施方式，本實用新型的保護范圍以權(quán)利要求書為準，任何對本技術(shù)做出的本領域的技術(shù)人員容易想到的替換、變形、改進均落入本實用新型的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，包括傳感器外殼(7)、被壓緊裝置固定于所述傳感器外殼(7)中的聲頭(3)，所述聲頭(3)與電纜(11)相連，其特征在于，所述聲頭(3)外部設有工作端面板(1)，所述聲頭(3)與所述傳感器外殼(7)的內(nèi)壁之間設有耦合層(12)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，其特征在于，所述聲頭(3 )朝向所述工作端面板(I)的一端設有匹配層(2 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，其特征在于，所述壓緊裝置包括設于傳感器外殼(7)—端的彈簧壓緊螺絲(8)，所述彈簧壓緊螺絲(8)與所述聲頭(3 )之間設有彈簧(6 )。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，其特征在于，所述彈簧壓緊螺絲(8)外設有填料壓緊螺絲(10)，所述彈簧壓緊螺絲(8)與所述填料壓緊螺絲(10)之間設有密封填料(9)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，其特征在于，所述傳感器外殼(7)與彈簧壓緊螺絲(8)之間的螺紋規(guī)格為M20*l，加工精度達到外螺紋6G與內(nèi)螺紋6H，牙數(shù)為7個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種可在線更換聲頭氣體超聲波流量傳感器，其特征在于，所述密封填料(9)為硅橡膠填料。
【文檔編號】G01F1/66GK204177430SQ201420660973
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】王成剛 申請人:寧波美卓倫儀表有限公司