一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器。金屬外殼內(nèi)從下至上依次裝有匹配層、壓電片、金屬壓板和硬質(zhì)密封膠層，導線中的兩根線芯分別焊接在壓電片的正極面和負極面邊緣，導線的屏蔽層通過金屬壓板與金屬外殼相連接；匹配層和金屬外殼間裝有內(nèi)底面開有兩個同心圓槽的塑料殼，匹配層和壓電片位于塑料殼內(nèi)，壓電片的上端面與塑料殼內(nèi)的凸臺端面相接觸，壓電片的下端面嵌入匹配層上端面中心的定位槽內(nèi)；塑料殼圓柱面和塑料殼內(nèi)的凸臺沿圓周方向開有槽，且位置相對應。本實用新型通過開槽，實現(xiàn)了壓力平衡，提高換能器的耐壓及抗壓力沖擊能力，從而提高使用壽命，也保證換能器在壓力波動的氣體介質(zhì)中仍然可以正常使用。
【專利說明】
一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器
技術領域
[0001]本實用新型涉及氣體超聲波換能器，尤其是涉及一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器。
【背景技術】
[0002]氣體超聲波流量計由于測量準確度高、量程比寬、無壓損、無可動部件、安裝費用低等特點，正開始逐漸、大規(guī)模地替代傳統(tǒng)的機械式氣體流量計。在管道中，由于使用情況的原因?qū)е職怏w的壓力會有一定程度的波動，從而導致?lián)Q能器的匹配層和壓電片受到一個頻繁的沖擊力，使得換能器很快達到疲勞壽命，最終導致?lián)Q能器失效。因此，在設計適用于氣體介質(zhì)的壓力存在波動的氣體超聲波流量計的氣體超聲波換能器時，必須考慮對氣體超聲波流量計進行壓力平衡。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]本實用新型的目的在于提供一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器，它具有耐高壓，耐壓力沖擊等特性，適宜安裝在測量氣體介質(zhì)的壓力存在波動的氣體超聲波流量計中。
[0004]為了達到上述發(fā)明目的，本實用新型采用的技術方案是:
[0005]本實用新型包括壓電片、匹配層、金屬壓板、硬質(zhì)密封膠層、金屬外殼和導線;金屬外殼內(nèi)從下至上依次裝有匹配層、壓電片、金屬壓板和硬質(zhì)密封膠層，導線中的兩根線芯分別焊接在壓電片的正極面和負極面邊緣，導線的屏蔽層通過金屬壓板與金屬外殼相連接；匹配層和金屬外殼間裝有內(nèi)底面開有兩個同心圓槽的塑料殼，匹配層和壓電片位于塑料殼內(nèi)，壓電片的上端面與塑料殼內(nèi)的凸臺端面相接觸，壓電片的下端面嵌入匹配層上端面中心的定位槽內(nèi)；塑料殼圓柱面沿圓周方向開有槽，槽的深度直至塑料殼兩個同心圓槽的底面;塑料殼內(nèi)的凸臺沿圓周方向開有槽，槽的深度直至塑料殼兩個同心圓槽的底面，塑料殼圓柱面的槽與塑料殼內(nèi)的凸臺的槽的位置相對應。
[0006]所述塑料殼圓柱面沿圓周方向開有槽和塑料殼內(nèi)的凸臺沿圓周方向開有槽，其槽數(shù)相同均為I?4個，并沿圓周方向等距分布。
[0007]所述壓電片、匹配層和塑料殼之間的空間填滿軟質(zhì)泡沫塑料。
[0008]本實用新型具有的有益效果是:
[0009]通過在換能器的開槽塑料殼上開槽，對匹配層和壓電片進行壓力平衡，可以提高換能器的耐壓及抗壓力沖擊能力，大大提高了換能器的使用壽命，同時也保證了換能器在壓力波動的氣體介質(zhì)中仍然可以正常使用。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的一種結構示意圖。
[0011]圖2是本實用新型的另一種結構示意圖。
[0012]圖3是本實用新型的塑料殼仰視圖。
[0013]圖中:1、壓電片，2、匹配層，3、塑料殼，4、金屬壓板，5、硬質(zhì)密封膠層，6、金屬外殼，
7、導線，8、槽，9、槽，10、軟質(zhì)泡沫塑料，11、導線孔12、凸臺端面。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步的描述。
[0015]如圖1、圖2所示，本實用新型包括壓電片1、匹配層2、金屬壓板4、硬質(zhì)密封膠層5、金屬外殼6和導線7;金屬外殼6內(nèi)從下至上依次裝有匹配層2、壓電片1、金屬壓板4和硬質(zhì)密封膠層5，導線7中的兩根線芯分別焊接在壓電片I的正極面和負極面邊緣，導線7的屏蔽層通過金屬壓板4與金屬外殼6相連接，此結構可以提高換能器的信噪比。匹配層2和金屬外殼6間裝有內(nèi)底面開有兩個同心圓槽的塑料殼3，匹配層2和壓電片I位于塑料殼3內(nèi)，壓電片I的上端面與塑料殼3內(nèi)的凸臺端面12相接觸，壓電片I的下端面嵌入匹配層2上端面中心的定位槽內(nèi)；塑料殼3圓柱面沿圓周方向開有槽9，槽9的深度直至塑料殼3兩個同心圓槽的底面;塑料殼3內(nèi)的凸臺沿圓周方向開有槽8，槽8的深度直至塑料殼3兩個同心圓槽的底面，塑料殼3圓柱面的槽9與塑料殼3內(nèi)的凸臺的槽8的位置相對應。
[0016]所述塑料殼3圓柱面沿圓周方向開有槽9和塑料殼3內(nèi)的凸臺沿圓周方向開有槽8，其槽數(shù)相同均為I?4個，并沿圓周方向等距分布。圖1、圖2中開互呈120°的三個槽。如圖3所示，塑料殼3底面上還開有兩個導線孔11。
[0017]如圖2所示，所述壓電片1、匹配層2和塑料殼3之間的空間填滿軟質(zhì)泡沫塑料10。
[0018]壓電片I為電能與機械能的轉換元件，壓電片I的正極端面上粘接有匹配層2，匹配層2的直徑大于壓電片I，且匹配層2上開有定位槽以便于壓電片I與匹配層2位置對中；壓電片I和匹配層2粘接后裝配在開槽塑料殼3中，壓電片I的負極端與開槽塑料殼3內(nèi)部的環(huán)狀凸臺接觸進行軸向定位。
[0019]所述塑料殼3通過金屬壓板4進行壓緊，對換能器核心部分進行固定，金屬壓板4的后端是硬質(zhì)密封膠層5，用于保證換能器的氣密性。
[0020]本實用新型的工作原理:
[0021]如圖1所示，在壓電片I的正負極端面的外邊緣焊接導線，再在壓電片I的正極端面上均勻涂上混合均勻的雙組分膠，將壓電片正極與匹配層2帶有的定位凹槽對齊、壓緊;待粘接壓電片I與匹配層2的雙組分膠固化后，在開槽塑料殼內(nèi)壁前端涂上雙組份膠，將壓電片I與匹配層2組成的換能器核心裝入開槽塑料殼3中，同時導線從塑料殼3后端的11孔中穿過，待雙組份膠凝固后分別與導線7的兩根線芯相連，在塑料殼3后端的小孔中注入少量液態(tài)軟膠以保護細導線，待軟膠固化后將上述整體裝入金屬外殼6的內(nèi)腔中，使用金屬壓板4將上述部分固定;將導線7的屏蔽層焊接在金屬壓板4上，從金屬外殼6的后端灌入液態(tài)密封膠，待液態(tài)密封膠固化后形成硬質(zhì)密封膠層5。
[0022]如圖1所示，塑料殼3上開有槽，通過槽9和槽8將管段內(nèi)的高壓氣體引入到換能器內(nèi)部，使匹配層2和壓電片I上下的氣壓一致，從而減小壓電片I在管段內(nèi)壓力波動時所受到的沖擊力。為了降低氣體介質(zhì)中的微量固體顆粒對換能器內(nèi)部的影響，如圖2所示，在塑料殼3內(nèi)部填滿軟質(zhì)泡沫塑料10，阻止固體顆粒的進入。
【主權項】
1.一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器，包括壓電片(1)、匹配層(2)、金屬壓板(4)、硬質(zhì)密封膠層(5)、金屬外殼(6)和導線(7);金屬外殼(6)內(nèi)從下至上依次裝有匹配層(2)、壓電片(I)、金屬壓板(4)和硬質(zhì)密封膠層(5)，導線(7)中的兩根線芯分別焊接在壓電片(I)的正極面和負極面邊緣，導線(7)的屏蔽層通過金屬壓板(4)與金屬外殼(6)相連接;其特征在于:匹配層(2)和金屬外殼(6)間裝有內(nèi)底面開有兩個同心圓槽的塑料殼(3)，匹配層(2)和壓電片(I)位于塑料殼(3)內(nèi)，壓電片(I)的上端面與塑料殼(3)內(nèi)的凸臺端面(12)相接觸，壓電片(I)的下端面嵌入匹配層(2)上端面中心的定位槽內(nèi)；塑料殼(3)圓柱面沿圓周方向開有槽(9)，槽(9)的深度直至塑料殼(3)兩個同心圓槽的底面;塑料殼(3)內(nèi)的凸臺沿圓周方向開有槽(8)，槽(8)的深度直至塑料殼(3)兩個同心圓槽的底面，塑料殼(3)圓柱面的槽(9)與塑料殼(3)內(nèi)的凸臺的槽(8)的位置相對應。2.根據(jù)權利要求1所述的一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器，其特征在于:所述塑料殼(3)圓柱面沿圓周方向開有槽(9)和塑料殼(3)內(nèi)的凸臺沿圓周方向開有槽(8)，其槽數(shù)相同均為I?4個，并沿圓周方向等距分布。3.根據(jù)權利要求1所述的一種對匹配層和壓電片進行壓力平衡的氣體超聲波換能器，其特征在于:所述壓電片(1)、匹配層(2)和塑料殼(3)之間的空間填滿軟質(zhì)泡沫塑料(10)。
【文檔編號】B06B1/06GK205518510SQ201620086190
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月28日
【發(fā)明人】傅新, 徐嬋娜, 宋智, 王楚男
【申請人】浙江大學