CN2681098Y - 一种超声波探头 - Google Patents
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Abstract
一种物位计用超声波探头，由夹心换能器及外壳构成，夹心换能器通过压电晶体侧面或后电极固定在探头的壳体中，换能器的前电极正面及侧面由塑料等材质包敷，并与壳体之间留有缝隙或通过软性材料相隔，换能器前电极正面包敷层外表面与外壳前沿所处平面基本一致，两个面的位置差小于3mm，在外壳的前端的侧面上设计有外螺纹，用于分体式探头或一体式物位计的安装。采用上述设计的分体式探头或一体式物位计更便于安装，并减小了盲区的影响。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种超声波物位计所用超声波探头，属于料位、液位测量技术领域。
技术背景
超声波物位计是利用声波反射原理来测量各种容器内的液体液位或固体料位的，即物位测量。超声波物位计一般由超声波探头及电子单元构成，超声波探头在电子单元的控制下向被测物体发射超声波并接收反射回波。
超声波物位计根据组成方式的不同分为两类：一类是超声波探头与电子单元设计成一体，称为一体式超声波物位计；另一类是探头与电子单元分立存在，它们之间通过外部电缆连接而工作，称为分体式超声波物位计。
现有的用于物位测量的超声波探头的基本结构如图1所示。超声波探头由外壳和封装在外壳内的夹心式换能器构成，夹心式换能器有前后两个电极，中间为压电晶体。换能器前电极通过粘接等方式固定在探头外壳的前端，换能器的侧面和后面与外壳之间由吸声材料填充。在外壳的侧面后部设计有外螺纹，用于对分体式探头或一体式超声波物位计的安装。安装时需要加工一个法兰盘，法兰盘内孔为内螺纹形式，以便与物位计探头相连，之后通过这个法兰盘将分体探头或一体物位计安装在被测容器上。
探头上的外螺纹设计在外壳侧面后部的原因是，夹心换能器是固定在壳体前端，换能器工作时产生高频机械振动，即超声波，该振动透过外壳前端向外传播。外壳前端平面振动幅度最大，其侧面也有小的振动，而外壳后端振动极小。如将外螺纹设计在壳体前端侧面，则机械振动会通过安装在其上的法兰盘向外传播并可能产生反射，使探头接收到错误信号，而不能正常工作。因此上述结构的探头的外螺纹要设计在外壳侧面后部，以避免无用机械振动的影响。
上述结构的探头在有些情况下无法安装。如对于密闭容器，其上面均有法兰口，分体式探头或一体式超声波物位计就是安装在法兰口上。安装时探头外螺纹前面的部分都要插入法兰口中，如法兰口内径过小，探头插不下去，则无法安装。这是在实际应用中常会见到的问题。
另外，超声波物位计在发射超声波时不能同时分辨反射回波，因此在从探头表面向下开始的一段距离之内无法检测物位，这段距离为盲区。而上述探头因为是通过侧面后部的螺纹进行安装的，探头前面部分要深入容器法兰口中，这相当于又增加了探头的盲区，使得物位计的有效测量范围减小，容器内的料位或液位升得较高时，无法检测到，这在很多情况下是不允许的，不能满足物位测量的需要。
实用新型内容
本实用新型提出了一种新的超声波探头结构，能够有效解决上述现有超声波探头的不足。
在本实用新型中，夹心换能器通过压电晶体侧面或后电极固定在探头的壳体中，换能器的前电极正面及侧面由塑料等材质包敷，并与壳体之间留有缝隙，二者之间也可由软性材料隔离，如软橡胶密封圈。前电极正面的包敷层称为过渡层，超声波透过过渡层向外发射，过渡层外表面称为发射面。换能器前电极正面包敷层外表面与外壳前沿所处平面基本一致，两个面的位置差小于3mm。在外壳的前端的侧面上设计有外螺纹。因为换能器是通过压电晶体侧面或后电极固定在探头的壳体中，而外壳上的安装螺纹设计在壳体的前端，换能器前电极与外壳不接触，因而壳体前端的振动极小，通过壳体前端的外螺纹安装不会影响探头的正常工作。
由于本实用新型的外螺纹在壳体的前端，在给探头配上法兰盘后，换能器发射面与法兰盘表面齐平或略低于法兰盘表面，这样就可以很容易地将探头(或一体式物位计)安装在容器的法兰口上，而不必考虑法兰口的大小对安装的影响。同时也解决了前述由于从探头侧面后部螺纹安装造成有效测量范围减小的问题。
附图说明
图1为现有超声波探头基本结构示意图。
图2为本实用新型具体实施例基本结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图说明本实用新型的一个非限定性的优选实施例。
如图2所示，本实施例中，夹心换能器的前电极(5)、压电晶体(6)和后电极(7)由塑料聚丙烯包敷，并与壳体(1)之间留有2mm缝隙，缝隙由软橡胶圈(4)填充；夹心换能器后电极(7)与壳体(1)通过环氧树脂(8)粘接在一起，后电极(7)后部填充吸声材料海绵(9)；夹心换能器前电极(6)正面包敷层(3)外表面与壳体(1)前端前沿平齐；壳体(1)的前端外侧为安装用外螺纹(2)；壳体(1)的材质为聚氯乙烯。
Claims (1)
1.一种物位计用超声波探头，由夹心换能器及壳体构成，其特征是：夹心换能器通过压电晶体侧面或后电极固定在探头的壳体中，换能器的前电极正面及侧面由塑料等材质包敷，并与壳体之间留有缝隙或通过软性材料相隔，换能器前电极正面包敷层外表面与壳体前端前沿所处平面基本一致，两个面的位置差小于3mm，在外壳的前端的侧面上有外螺纹。
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