諧振式超聲空氣檢漏傳感器的製作方法

2023-12-10 00:21:21 1

專利名稱：諧振式超聲空氣檢漏傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用於超聲空氣檢漏的傳感器，屬於超聲檢測傳感器技術領域。
現有技術中的超聲檢漏傳感器國內現有超聲檢漏儀均工作在20KHZ頻率附近，其靈敏度較低、抗幹擾差，探頭無方向性。故它們不適宜在強音頻噪聲幹擾環境下微弱信號的檢漏。
國外典型超聲檢漏儀為HP Model4905A型檢測儀，它比國內的超聲檢漏儀靈敏度高。但是它的壓電晶片並非工作在機械諧振狀態，而是由陶瓷片靜態電容與並聯一個電感線圈構成電諧振，再經電晶體放大後輸送給主機繼續放大。
因此，它的探頭傳感器靈敏度仍未達到強烈音頻噪聲環境下，微弱信號檢測的要求。其次HP Model4905A型的聚振能笨重，抗幹擾能力還不高。方向性開角與機械放大等方面均還需進一步改善。
本實用新型的目的在於針對現有技術中的不足，提供一種高靈敏度的超聲檢漏傳感器，用於檢測強烈音頻噪聲環境中的微弱洩漏的存在及部位。
本實用新型由壓電晶片、聚能腔、屏蔽罩和阻抗轉換器組成，其特點是壓電晶片(4)採用機械諧振式結構，它由壓電陶瓷、粘合附加物和固定架構成，整個結構的共振頻率為38～45KHZ。壓電晶片(4)以一定間隔(1～2mm)懸浮固定在聚能腔(3)的小截面端部，並以最短電纜引線與阻抗轉換器(4)相連接。聚能腔(3)採用聚丙烯輕質塑料製成。阻抗轉換器(5)由高磁性材料製成的變壓器、放大器和射極跟隨器組成，把複雜的電聲四端網路負載轉變為純電阻負載與輸出電纜端(6)匹配。
本實用新型具有很高的靈敏度和信噪比等優點，適合於強烈音頻噪聲場合下檢測微弱信號使用。聚能腔採用聚丙烯輕質塑料製成，提高了成形的內壁光潔度。為了提高縱向聚能效果及抗幹擾(減小橫向耦合)效果，聚能腔的長度比現有技術增大一倍。由於採用諧振式壓電晶片，採用高磁性材料變壓器耦合到阻抗轉換器的輸入端，並用放大器提高增益實現傳輸匹配，因而使整機效果比現有技術的信噪比提高了4～5倍。可廣泛用於靜壓力容器或管道、充氣電纜摩擦以及電弧放電等出現洩漏的場合。
附圖
為本實用新型的結構示意圖。
本實用新型可採取如下方案實現，按照附圖所示的結構，聚能腔的大頭直徑選32mm，小頭直逕取4mm，長度取125mm，金屬網罩(1)採用不鏽鋼與橡膠鑄合一體的網罩，屏蔽罩(2)採用鍍鎳合金鑄成。壓電晶片由PZT，P5接收型壓電陶瓷片和固定架構成，壓電陶瓷片的諧振頻率可選43KHZ，壓電陶瓷片的直徑可為9mm，厚度0.5mm，固定架用膠木製成，壓電陶瓷片用室溫硫化膠粘貼在膠木架上，整個壓電晶片以一定距離(1～2mm)懸浮固定在聚能腔小頭端部。為了提高聲波的接收面積，在壓電陶瓷片前端設有喇叭形錐體，該錐體可用厚度為0.1mm左右的鋁薄衝成。阻抗轉換器採用110的變壓器，放大器採用3DM3C電晶體組成，射極跟隨器採用高放大倍數的3DM3C電晶體組成。當靜壓力容器，充氣電纜或真空系統出現直徑為0.01mm至3mm的洩漏孔，壓力差大於0.5個大氣壓，距離大於3m時，氣流對孔壁摩擦產生超聲譜，該聲譜可達50KHZ，微弱摩擦超聲經聚能腔放大，並與傳感器輸入聲端匹配，由壓電晶片轉變聲能為電訊號，再由阻抗轉換器把諧振電訊號傳到檢漏儀的主放大器和主濾波器，提取差頻信號，再經音頻放大，經喇叭(或耳機)發聲而檢測出洩漏故障的存在及其部位。
權利要求1.一種用於超聲空氣檢漏的傳感器，由壓電晶片、聚能腔、屏蔽罩和阻抗轉換器組成，其特徵在於壓電晶片(1)採用機械諧振式結構，它由壓電陶瓷、粘合附加物和固定架構成。
2.根據權利要求1所述的傳感器，其特徵在於阻抗轉換器由高磁性材料製成的變壓器、放大器和射極跟隨器組成。
3.根據權利要求1、2所述的傳感器，其特徵在於壓電晶片懸浮固定在聚能腔的小截面端部，並以最短距離與阻抗轉換器相連接。
4.根據權利要求3所述的傳感器，其特徵在於壓電陶瓷片前端設有鋁薄衝成的喇叭形錐體。
專利摘要諧振式超聲空氣檢漏傳感器由壓電晶片、聚能腔、屏蔽罩和阻抗轉換器組成，其特點是壓電晶片採用機械諧振式結構，它由壓電陶瓷、粘合附加物和固定架構成；聚能腔採用聚丙烯輕質塑料製成；阻抗轉換器由高磁性材料製成的變壓器、放大器和射極跟隨器組成。它具有靈敏度高的特點，可用於檢測強烈音頻噪聲環境中的微弱洩漏的存在及部位。
文檔編號G01N29/00GK2050972SQ89211240
公開日1990年1月10日 申請日期1989年3月24日 優先權日1989年3月24日
發明者袁易全 申請人:東南大學