CN201611266U - 热量表超声波换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种热量表超声波换能器，由压电陶瓷片(1)、声匹配材料层(2)、壳体(3)和保护罩(4)构成，其特征在于在压电陶瓷片(1)的上面设有信号处理板(5)，信号处理板(5)的两个电极(9、9′)分别焊接在压电陶瓷片(1)的上、下面的一侧，电极(9、9′)与屏蔽导线(7)连接，在信号处理板(5)的中部焊接上匹配电子元件(6)，在壳体(3)的腔内灌装上密封胶层(8)。该超声波换能器，既提高超声波换能器信号的强度及信号的一致性，又能使压电陶瓷片产生与发射信号相一致的同频率的超声振动，还具有高强度、耐腐蚀、耐压、耐高温、抗干扰、转换效率高、一致性好的优点。可广泛专用于热量表。

Description

热量表超声波换能器

技术领域

本实用新型涉及一种超声波换能器，特别是一种专用于超声波热量表的电能和声能相互转换的热量表超声波换能器，主要适用于超声波热量表中对介质流量的测量。

背景技术

超声波是指频率高于20KHz的机械波。为了以超声波作为检测手段，必须产生超生波和接收超声波。完成这种功能的装置就是超声波换能器。超声波换能器包括发送器和接收器，但一个超声波换能器也可同时具有发送声波和接收声波的双重作用。超声波换能器是利用压电效应的原理将电能和超声波相互转化，即在发射超声波的时候，将电信号转换成超声波信号，发射出去；而在收到超声波回波的时候，则将超声振动转换成电信号。目前，超声波换能器的种类很多，但还没有专用于热量表的超声波换能器。国内外同类产品的换能器结构一般都是用压电陶瓷片与匹配材料层组合而成，这种设计的超声波换能器存在以下不足：一是转换效率低，目前大部分匹配材料层以硬质塑料和泡沫材料为主，使大部分信号从匹配材料层反射回超声波换能器，使转换效率降低；二是一致性不好，超声波热量表需要收发两个超声波换能器，两个超声波换能器需要相同的电声性能，才能完成相互的收发转换，并利于批量制造。另外超声波热表需要实时测量管道流量，更需要较强的一致性和可靠性；三是不耐腐蚀、不耐压及不耐高温，由于目前超声波换能器的外壳多为普通塑料，而超声波热量表的测量介质多为高温、高压、PH值非中性，且常年浸泡在热水中，对超声波换能器的耐腐蚀、耐压及耐高温性能提出了更高的要求。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种高强度、耐腐蚀、耐压、耐高温、抗干扰、转换效率高、一致性好的热量表超声波换能器。

为达到以上目的，本实用新型所采用的技术方案是：该热量表超声波换能器，由压电陶瓷片、声匹配材料层、壳体和保护罩构成，声匹配材料层设在壳体内的底部，压电陶瓷片设在声匹配材料层的上面，在壳体的上口上设有保护罩，其特征在于在压电陶瓷片的上面设有信号处理板，信号处理板的一个电极焊接在压电陶瓷片上面的一侧，信号处理板的另一个电极焊接在压电陶瓷片下面的另一侧，电极与屏蔽导线连接，在信号处理板的中部焊接上匹配电子元件，在壳体的腔内灌装上密封胶层。

本实用新型还通过如下措施实施：所述的壳体的内腔为圆筒状，信号处理板、压电陶瓷片和声匹配材料层均为圆形，通过粘结剂高压粘结为一体，声匹配材料层的直径与壳体的内直径一致，压电陶瓷片的谐振频率为1MHZ；所述的匹配电子元件为一匹配电阻；所述的声匹配材料层为改性树脂，设在压电陶瓷片的下面；所述的外壳采用新型的PPS工程塑料制作。

本实用新型的有益效果在于：与目前使用的超声波换能器相比，由于在压电陶瓷片的上面设有信号处理板，且采用了压电陶瓷片的厚度振动模式，所以提高了超声波换能器信号的强度及信号的一致性；另外，由于该超声波换能器，在发射状态下，当对超声波换能器加发射信号时，压电陶瓷片产生与发射信号相一致的同频率(1MHZ)的超声振动，并经由声匹配材料层、外壳向水中发射声波。在接收状态下，当超声波换能器接收到来自水中的发射波时，透过外壳、声匹配材料层引起压电陶瓷片振动并产生相应的输出电信号提供电路处理。所以，该热量表超声波换能器具有高强度、耐腐蚀、耐压、耐高温、抗干扰、转换效率高、一致性好的优点。

附图说明

图1、为本实用新型的结构轴向剖视示意图。

具体实施方式

参照附图1制作本实用新型。该热量表超声波换能器，由压电陶瓷片1、声匹配材料层2、壳体3和保护罩4构成，声匹配材料层2设在壳体3内的底部，压电陶瓷片1设在声匹配材料层2的上面，在壳体3的上口上设有保护罩4，其特征在于在压电陶瓷片1的上面设有信号处理板5，信号处理板5的一个电极9焊接在压电陶瓷片1上面的一侧，信号处理板5的另一个电极9′焊接在压电陶瓷片1下面的另一侧，电极9、9′与屏蔽导线7连接，通过信号处理板5实现对声电信号处理，在信号处理板5的中部焊接上匹配电子元件6，通过匹配电子元件6消除杂波及电荷，提高转换效率及可靠性，在壳体3的腔内灌装上密封胶层8，通过密封胶层8实现信号处理板5以上空间的密封，同时吸收压电陶瓷片1向后部的振动及外壳3内部的杂波。

所述的壳体3的内腔为圆筒状，信号处理板5、压电陶瓷片1和声匹配材料层2均为圆形，通过粘结剂高压粘结为一体，声匹配材料层2的直径与壳体3的内直径一致，压电陶瓷片1的谐振频率为1MHZ；所述的匹配电子元件6为一匹配电阻；所述的声匹配材料层2为改性树脂，设在压电陶瓷片1的下面，其作用在于改善压电陶瓷1与外壳3及介质之间的声阻抗匹配，提高超声波的传输效果；所述的外壳3采用新型的PPS工程塑料制作，它具有高强度、耐腐蚀、耐高温、抗老化、与介质匹配良好等显著的优点，有利于长期、可靠地工作；外壳3与声匹配材料层2在材料、厚度等方面的可靠设计，能有效消除附着在发射面表面的污物和垢层对信号的影响；保护罩4的设计增加了超声波换能器的耐压性，并作为的接地端，提高抗干扰性能。

Claims (3)

1.一种热量表超声波换能器，由压电陶瓷片(1)、声匹配材料层(2)、壳体(3)和保护罩(4)构成，声匹配材料层(2)设在壳体(3)内的底部，压电陶瓷片(1)设在声匹配材料层(2)的上面，在壳体(3)的上口上设有保护罩(4)，其特征在于在压电陶瓷片(1)的上面设有信号处理板(5)，信号处理板(5)的一个电极(9)焊接在压电陶瓷片(1)上面的一侧，信号处理板(5)的另一个电极(9′)焊接在压电陶瓷片(1)下面的另一侧，电极(9、9′)与屏蔽导线(7)连接，在信号处理板(5)的中部焊接上匹配电子元件(6)，在壳体(3)的腔内灌装上密封胶层(8)。

2.根据权利要求1所述的热量表超声波换能器，其特征在于所述的壳体(3)的内腔为圆筒状，信号处理板(5)、压电陶瓷片(1)和声匹配材料层(2)均为圆形，通过粘结剂高压粘结为一体，声匹配材料层(2)的直径与壳体(3)的内直径一致，压电陶瓷片(1)的谐振频率为1MHZ。

3.根据权利要求1所述的热量表超声波换能器，其特征在于所述的匹配电子元件(6)为一匹配电阻。

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