一種超聲波熱量表換能器的製造方法
2023-06-01 20:07:21
一種超聲波熱量表換能器的製造方法
【專利摘要】本實用新型涉及超聲波計量儀表【技術領域】，尤其是一種用於提高超聲波熱量表測量準確度及穩定性的超聲波熱量表換能器。其包括金屬外殼、壓電陶瓷片、導電電極、黃銅片、背襯吸聲材料和卡簧；金屬外殼塗有電磁屏蔽材料，可避免換能器在使用過程中受外界噪音的幹擾，提高其信噪比；採用導電膠將壓電陶瓷的負極與金屬外殼連接在一起，並將外殼作為大面積接地極，有效提高電磁兼容性能；壓電陶瓷的正極採用導電電極引出，便於換能器與外界激勵電路的連接和安裝；設置黃銅片和卡簧固定背襯吸聲材料，這種一體式設計不僅提高換能器結構上的穩定性，而且提高換能器靈敏度、解析度，進而提高超聲波熱量表測量的準確度與穩定性。
【專利說明】一種超聲波熱量表換能器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及超聲波計量儀表【技術領域】，尤其是一種用於提高超聲波熱量表測量準確度及穩定性的超聲波熱量表換能器。
【背景技術】
[0002]超聲波熱量表主要由超聲流量傳感器、配對溫度傳感器和積算儀三部分組成。其中流量測量部分是應用一對超聲波換能器相互交替收發超聲波，通過測量超聲波在介質中的順流和逆流傳播時間差來間接測量流體的流速，再通過流速來計算流量的一種間接測量方法。因此，換能器性能的好壞直接影響到流量的測量精度，進而影響到熱量表的計量精度。而由於國內材料科學及基礎工業與國外存在的一定的差距，目前大部分國產熱量表所用的換能器性能較差，致使超聲波熱量表長期使用的穩定性、可靠性和精度性等不能滿足超聲波熱量表的發展需求。
【發明內容】
[0003]為了解決現有熱量表換能器技術的不足，本實用新型提供一種超聲波熱量表換能器，該換能器抗結垢，抗撞擊，耐壓，耐高溫，提高了換能器長期使用的穩定性、可靠性和精度性。
[0004]本實用新型為解決其技術問題所採用的技術方案是:一種超聲波熱量表換能器，包括金屬外殼、壓電陶瓷片、導電電極、黃銅片、背襯吸聲材料、卡簧；該換能器的結構是一體式的，外殼為金屬外殼，金屬外殼由鎢青銅合金製成，換能器整個內殼為上下通透；
[0005]換能器的整個金屬外殼為凸臺圓柱體，它分為上下兩個部分:上部分為開放的圓柱體，其外形製成外螺紋和卡口形狀，用於安裝時支撐和固定整個殼體；下部分為封閉圓柱體，其凸出面作為聲波輻射面；換能器採用金屬外殼一方面可以保護壓電元件，另一方面其機械性能好，耐腐蝕；
[0006]在金屬外殼的表面噴塗電磁屏蔽材料，避免換能器在使用過程中受到外界噪音的幹擾，提高換能器的信噪比；
[0007]殼體內部為兩個相同直徑的空間，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，整個殼體內上下通透，分別安裝不同的部件；
[0008]導電電極有兩部分，突出的長方形引線部分和金屬圓片部分；導電電極的金屬圓片部分直徑與壓電陶瓷片的直徑一樣；導電電極有一定的韌性，其突出的長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；長方形引線部分便於換能器與外界激勵電路的連接和安裝；
[0009]壓電陶瓷片的一面通過導電電極的長方形引線部分引出來；背襯吸聲材料安裝在導電電極的上面，導電電極的長方形引線部分從背襯吸聲材料的缺口處引出來，即換能器的正電極從殼體內壁一側引出；
[0010]通過耐高溫導電膠粘合實現壓電陶瓷片的另一面與金屬外殼的電連接，並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製成的塊狀，以此能增加換能器的機械阻尼、擴展帶寬、減小波形失真，提高解析度；
[0012]在金屬外殼接近底部處設置一個與卡簧相匹配的凹槽，以放置卡簧；
[0013]設置相匹配的銅片和卡簧來固定背襯吸聲材料，以提高換能器結構上的穩定性，提高換能器的靈敏度、解析度，進而提高超聲波熱量表測量的準確度與穩定性；
[0014]本實用新型的超聲波熱量表換能器與超聲波熱量表的管段是相匹配的。
[0015]本實用新型的有益效果是，本實用新型的超聲波熱量表換能器，外殼由金屬構成，整體無脫落部件，其底部可以相應增厚，抗結垢，抗撞擊，耐壓，耐高溫，安裝方便，延長換能器的使用壽命；金屬外殼塗一層電磁屏蔽材料，可以避免換能器在使用過程中受到外界噪音的幹擾，提高換能器的信噪比；採用導電膠將壓電陶瓷的負極與金屬外殼連接在一起，並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採用導電電極的長方形引線部分引出，便於換能器與外界激勵電路的連接；設置相匹配的銅片和卡簧來固定背襯吸聲材料，這種一體式設計不僅提高了換能器結構上的穩定性，而且提高了換能器的靈敏度、解析度，進而提高了超聲波熱量表測量的準確度與穩定性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0017]圖1為超聲波熱量表換能器結構不意圖。
[0018]圖2為超聲波熱量表換能器立體圖。
[0019]圖3為超聲波熱量表換能器剖面不意圖。
[0020]圖4為導電電極的結構示意圖。
[0021]圖5為背襯吸聲材料的結構示意圖。
[0022]圖6為黃銅片的結構示意圖。
[0023]圖7為卡簧的結構示意圖。
[0024]圖中1.導電電極，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。
【具體實施方式】
[0025]參照附圖，一種超聲波熱量表換能器，導電電極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 ;該換能器的結構是一體式的。
[0026]換能器的金屬外殼為5凸臺圓柱體，它分為上下兩個部分，上部分為開放的圓柱體，其外形製成外螺紋和卡口形狀，用於安裝時支撐和固定整個殼體；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塗電磁屏蔽材料，避免換能器在使用過程中受到外界噪音的幹擾，提高換能器的信噪比。
[0028]殼體內部為兩個相同直徑的空間，其中，下面的空間安裝壓電陶瓷片7、導電電極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，整個殼體內上下通透。
[0029]導電電極有兩部分，突出的長方形引線部分和金屬圓片部分；導電電極I的金屬圓片部分直徑與壓電陶瓷片7的直徑一樣；導電電極I有一定的韌性，其突出的長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的一面通過導電電極I引出來。背襯吸聲材料6安裝在導電電極I的上面，導電電極的引線部分從背襯吸聲材料6的缺口處引出來，即換能器的正電極從殼體內壁一側引出。
[0031]通過耐高溫導電膠粘合實現壓電陶瓷片7的負極與金屬外殼的電連接，並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置一個與卡簧相匹配的凹槽8，以放置卡簧3。
[0033]設置相匹配的銅片和卡簧3來固定聚氨酯橡膠塊，以提高換能器結構上的穩定性。
[0034]本實用新型的超聲波熱量表換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換能器，一端的換能器發出超聲波，另一端的換能器接收信息，當超聲波在流體中傳播時，聲波傳送速度信息將加載上流體的速度信息，因為這兩種信號的疊加，就使聲波在順流和逆流時的傳播速度不相等，因此通過測量這兩種不同的速度信息，經過計算可得出流體的流速，然後再換算成流量，從而實現了流量的測量。
【權利要求】
1.一種超聲波熱量表換能器,包括金屬外殼、壓電陶瓷片、導電電極、黃銅片、背襯吸聲材料和卡簧；其特徵在於，該換能器為一體式結構，外殼為金屬外殼，換能器整個內殼為上下通透； 金屬外殼為凸臺圓柱體，換能器的整體分為上下兩個部分，上部分為開放的圓柱體，其外形製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； 換能器殼體內部為上下兩個相同直徑的空間，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電電極的上面。
2.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，導電電極有兩部分，長方形引線部分和金屬圓片部分。
3.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，壓電陶瓷片的一面通過導電電極引出來，導電電極的長方形引線部分從背襯吸聲材料的缺口處引出來。
4.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，壓電陶瓷片另一面和金屬外殼通過耐高溫導電膠粘合電連接，並將外殼作為大面積接地極。
5.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，導電電極長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.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，在金屬外殼接近底部處設置一個與卡簧相匹配的凹槽，設置相匹配的金屬銅片和卡簧對背襯吸聲材料進行固定，卡簧正好可卡在換能器內壁的小凹槽裡。
7.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，金屬外殼為鎢青銅合金夕卜殼。
8.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，在金屬外殼的表面噴塗電磁屏蔽材料。
9.根據權利要求1所述的超聲波熱量表換能器，其特徵在於，背襯吸聲材料為聚氨酯橡膠製成的塊狀物。
【文檔編號】G01K17/06GK204027616SQ201420426631
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2014年7月31日
【發明者】董傑 申請人:山東省德魯計量科技有限公司