專利名稱：熱量表超聲波換能器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種超聲波換能器，特別是一種專用于超聲波熱量表的電能和聲 能相互轉(zhuǎn)換的熱量表超聲波換能器，主要適用于超聲波熱量表中對介質(zhì)流量的測量。
背景技術(shù)：
超聲波是指頻率高于20KHZ的機械波。為了以超聲波作為檢測手段，必須產(chǎn)生超 生波和接收超聲波。完成這種功能的裝置就是超聲波換能器。超聲波換能器包括發(fā)送器和 接收器，但一個超聲波換能器也可同時具有發(fā)送聲波和接收聲波的雙重作用。超聲波換能 器是利用壓電效應(yīng)的原理將電能和超聲波相互轉(zhuǎn)化，即在發(fā)射超聲波的時候，將電信號轉(zhuǎn) 換成超聲波信號，發(fā)射出去；而在收到超聲波回波的時候，則將超聲振動轉(zhuǎn)換成電信號。目 前，超聲波換能器的種類很多，但還沒有專用于熱量表的超聲波換能器。國內(nèi)外同類產(chǎn)品的 換能器結(jié)構(gòu)一般都是用壓電陶瓷片與匹配材料層組合而成，這種設(shè)計的超聲波換能器存在 以下不足一是轉(zhuǎn)換效率低，目前大部分匹配材料層以硬質(zhì)塑料和泡沫材料為主，使大部分 信號從匹配材料層反射回超聲波換能器，使轉(zhuǎn)換效率降低；二是一致性不好，超聲波熱量表 需要收發(fā)兩個超聲波換能器，兩個超聲波換能器需要相同的電聲性能，才能完成相互的收 發(fā)轉(zhuǎn)換，并利于批量制造。另外超聲波熱表需要實時測量管道流量，更需要較強的一致性和 可靠性；三是不耐腐蝕、不耐壓及不耐高溫，由于目前超聲波換能器的外殼多為普通塑料， 而超聲波熱量表的測量介質(zhì)多為高溫、高壓、PH值非中性，且常年浸泡在熱水中，對超聲波 換能器的耐腐蝕、耐壓及耐高溫性能提出了更高的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種高強度、耐腐蝕、耐壓、耐高溫、抗干擾、轉(zhuǎn)換效率 高、一致性好的熱量表超聲波換能器。為達到以上目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是該熱量表超聲波換能器，由壓 電陶瓷片、聲匹配材料層、殼體和保護罩構(gòu)成，聲匹配材料層設(shè)在殼體內(nèi)的底部，壓電陶瓷 片設(shè)在聲匹配材料層的上面，在殼體的上口上設(shè)有保護罩，其特征在于在壓電陶瓷片的上 面設(shè)有信號處理板，信號處理板的一個電極焊接在壓電陶瓷片上面的一側(cè)，信號處理板的 另一個電極焊接在壓電陶瓷片下面的另一側(cè)，電極與屏蔽導(dǎo)線連接，在信號處理板的中部 焊接上匹配電子元件，在殼體的腔內(nèi)灌裝上密封膠層。本實用新型還通過如下措施實施所述的殼體的內(nèi)腔為圓筒狀，信號處理板、壓電 陶瓷片和聲匹配材料層均為圓形，通過粘結(jié)劑高壓粘結(jié)為一體，聲匹配材料層的直徑與殼 體的內(nèi)直徑一致，壓電陶瓷片的諧振頻率為IMHZ ；所述的匹配電子元件為一匹配電阻；所 述的聲匹配材料層為改性樹脂，設(shè)在壓電陶瓷片的下面；所述的外殼采用新型的PPS工程 塑料制作。本實用新型的有益效果在于與目前使用的超聲波換能器相比，由于在壓電陶瓷 片的上面設(shè)有信號處理板，且采用了壓電陶瓷片的厚度振動模式，所以提高了超聲波換能器信號的強度及信號的一致性；另外，由于該超聲波換能器，在發(fā)射狀態(tài)下，當對超聲波換能器加發(fā)射信號時，壓電陶瓷片產(chǎn)生與發(fā)射信號相一致的同頻率(IMHZ)的超聲振動，并經(jīng) 由聲匹配材料層、外殼向水中發(fā)射聲波。在接收狀態(tài)下，當超聲波換能器接收到來自水中的 發(fā)射波時，透過外殼、聲匹配材料層引起壓電陶瓷片振動并產(chǎn)生相應(yīng)的輸出電信號提供電 路處理。所以，該熱量表超聲波換能器具有高強度、耐腐蝕、耐壓、耐高溫、抗干擾、轉(zhuǎn)換效率 高、一致性好的優(yōu)點。

圖1、為本實用新型的結(jié)構(gòu)軸向剖視示意圖。
具體實施方式
參照附圖1制作本實用新型。該熱量表超聲波換能器，由壓電陶瓷片1、聲匹配材 料層2、殼體3和保護罩4構(gòu)成，聲匹配材料層2設(shè)在殼體3內(nèi)的底部，壓電陶瓷片1設(shè)在聲 匹配材料層2的上面，在殼體3的上口上設(shè)有保護罩4，其特征在于在壓電陶瓷片1的上面 設(shè)有信號處理板5，信號處理板5的一個電極9焊接在壓電陶瓷片1上面的一側(cè)，信號處理 板5的另一個電極9'焊接在壓電陶瓷片1下面的另一側(cè)，電極9、9'與屏蔽導(dǎo)線7連接， 通過信號處理板5實現(xiàn)對聲電信號處理，在信號處理板5的中部焊接上匹配電子元件6，通 過匹配電子元件6消除雜波及電荷，提高轉(zhuǎn)換效率及可靠性，在殼體3的腔內(nèi)灌裝上密封膠 層8，通過密封膠層8實現(xiàn)信號處理板5以上空間的密封，同時吸收壓電陶瓷片1向后部的 振動及外殼3內(nèi)部的雜波。所述的殼體3的內(nèi)腔為圓筒狀，信號處理板5、壓電陶瓷片1和聲匹配材料層2均 為圓形，通過粘結(jié)劑高壓粘結(jié)為一體，聲匹配材料層2的直徑與殼體3的內(nèi)直徑一致，壓電 陶瓷片1的諧振頻率為IMHZ ；所述的匹配電子元件6為一匹配電阻；所述的聲匹配材料層2 為改性樹脂，設(shè)在壓電陶瓷片1的下面，其作用在于改善壓電陶瓷1與外殼3及介質(zhì)之間的 聲阻抗匹配，提高超聲波的傳輸效果；所述的外殼3采用新型的PPS工程塑料制作，它具有 高強度、耐腐蝕、耐高溫、抗老化、與介質(zhì)匹配良好等顯著的優(yōu)點，有利于長期、可靠地工作； 外殼3與聲匹配材料層2在材料、厚度等方面的可靠設(shè)計，能有效消除附著在發(fā)射面表面的 污物和垢層對信號的影響；保護罩4的設(shè)計增加了超聲波換能器的耐壓性，并作為的接地 端，提高抗干擾性能。
權(quán)利要求一種熱量表超聲波換能器，由壓電陶瓷片(1)、聲匹配材料層(2)、殼體(3)和保護罩(4)構(gòu)成，聲匹配材料層(2)設(shè)在殼體(3)內(nèi)的底部，壓電陶瓷片(1)設(shè)在聲匹配材料層(2)的上面，在殼體(3)的上口上設(shè)有保護罩(4)，其特征在于在壓電陶瓷片(1)的上面設(shè)有信號處理板(5)，信號處理板(5)的一個電極(9)焊接在壓電陶瓷片(1)上面的一側(cè)，信號處理板(5)的另一個電極(9′)焊接在壓電陶瓷片(1)下面的另一側(cè)，電極(9、9′)與屏蔽導(dǎo)線(7)連接，在信號處理板(5)的中部焊接上匹配電子元件(6)，在殼體(3)的腔內(nèi)灌裝上密封膠層(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱量表超聲波換能器，其特征在于所述的殼體(3)的內(nèi)腔為 圓筒狀，信號處理板(5)、壓電陶瓷片(1)和聲匹配材料層(2)均為圓形，通過粘結(jié)劑高壓粘 結(jié)為一體，聲匹配材料層(2)的直徑與殼體(3)的內(nèi)直徑一致，壓電陶瓷片(1)的諧振頻率 為 1MHZ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱量表超聲波換能器，其特征在于所述的匹配電子元件(6) 為一匹配電阻。
專利摘要本實用新型公開了一種熱量表超聲波換能器，由壓電陶瓷片(1)、聲匹配材料層(2)、殼體(3)和保護罩(4)構(gòu)成，其特征在于在壓電陶瓷片(1)的上面設(shè)有信號處理板(5)，信號處理板(5)的兩個電極(9、9′)分別焊接在壓電陶瓷片(1)的上、下面的一側(cè)，電極(9、9′)與屏蔽導(dǎo)線(7)連接，在信號處理板(5)的中部焊接上匹配電子元件(6)，在殼體(3)的腔內(nèi)灌裝上密封膠層(8)。該超聲波換能器，既提高超聲波換能器信號的強度及信號的一致性，又能使壓電陶瓷片產(chǎn)生與發(fā)射信號相一致的同頻率的超聲振動，還具有高強度、耐腐蝕、耐壓、耐高溫、抗干擾、轉(zhuǎn)換效率高、一致性好的優(yōu)點。可廣泛專用于熱量表。
文檔編號G01F1/66GK201611266SQ20102013127
公開日2010年10月20日 申請日期2010年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月16日
發(fā)明者喬東坡, 亓建成, 劉婷婷, 李梅, 隋振法 申請人:山東力創(chuàng)科技有限公司