[實用新型]超聲換能器測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120138272.X
• 申請日: 2011-05-04
• 公開（公告）號: CN202103853U
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設計）人: 邱億忠;李巧英
• 申請（專利權(quán)）人: 上海中核維思儀器儀表有限公司
• 主分類號: H04R29/00
• 分類號: H04R29/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 吳桂琴

技術(shù)領(lǐng)域

超聲換能器測試裝置，涉及對在工況條件下的換能器工作狀態(tài)的檢測技術(shù)；尤其涉及到壓電陶瓷換能器工況條件下的性能檢測技術(shù)，適用于對各種超聲換能器的檢測。?

背景技術(shù)

超聲換能器是實現(xiàn)聲能與電能相互轉(zhuǎn)換的部件，最早的超聲換能器是P.朗之萬(P.Langevin)在1917年為水下探測設計的夾心式換能器。1933年以后出現(xiàn)了疊片型磁致伸縮換能器，強度高、穩(wěn)定性好、功率容量大、迅速取代了當時的郎之萬換能器。到了50年代，由于各種壓電材料的研制成功，使郎之萬型超聲換能器再度興起。目前超聲換能器的應用范圍很廣，且對超聲測量精度、測量范圍、測量功率以及器件的微小程度的要求越來越高，其發(fā)展方向為大功率、低壓驅(qū)動、高頻、薄膜化、微型化、集成化的趨勢。超聲換能器歷來是各種超聲技術(shù)應用的關(guān)鍵部件。超聲換能器測試裝置主要是針對換能器在未裝表之前，在不同的壓力下，各個壓力點發(fā)射性能和接收的性能參數(shù)在一定的變化量范圍內(nèi)是否具有一致性？同時根據(jù)數(shù)據(jù)進行換能器振子配對和篩選。?

目前對換能器的檢測采用常壓狀態(tài)檢測配對，不能有效地考核換能器在不同壓力下的性能，待安裝在產(chǎn)品表體上再做壓力測試，影響換能器配對效率和規(guī)模化生產(chǎn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型目的在于，提供一種操作簡便、安全、可靠，能夠模擬在工況條件下檢測換能器在壓力變化對換能器性能的影響，進行換能器振子配對和篩選的超聲換能器測量裝置。?

本實用新型測試裝置主要由換能器高壓測量筒體、高精度超聲換能器特性測試儀、高精度壓力變送器、高精度溫壓變送器、氣體增壓裝置、計算單元組成。氣體增壓裝置由驅(qū)動氣源、氮氣瓶和真空泵組成，在計算單元中載入超聲換能器檢測軟件。?

本實用新型中的高壓測量筒體依據(jù)國家《GB/T150-1998鋼制壓力容器》標準設計制造以保證高壓測量筒體的安全可靠。換能器高壓測量筒體通過連接螺栓螺母，法蘭固定在支架上；高精度壓力變送器，進氣閥，安全閥，高精度溫度變送器和對應設置的若干對換能器座密封固定在換能器高壓測量筒體的上部，若干對被檢換能器固定在換能器座內(nèi)，真空排氣閥，排氣閥密封固定在換能器高壓測量筒體的下部，真空排氣閥與真空泵連接，進氣閥與氮氣瓶和驅(qū)動氣源連接；被檢換能器、高精度壓力變送器，高精度溫度變送由電纜線與高精度超聲換能器特性測試儀電路連接，高精度超聲換能器特性測試儀上的通訊端口用RS232數(shù)據(jù)線與計算單元連接。?

本實用新型換能器測試裝置工作時，將多對被檢測換能器按組對應固定裝到換能器座內(nèi)，并測量出每對換能器的距離L，啟動真空泵，將換能器高壓測量筒體中盡量抽為真空，壓力變送器輸出值為一個設定的負壓值后關(guān)閉真空排氣閥，然后打開進氣閥，充入99.9％純氮氣，使換能器高壓測量筒體內(nèi)部承受0MPa的壓力，同時要檢測量換能器高壓測量筒體不漏氣，接著啟動高精度超聲換能器特性測試儀和計算單元。模擬在工況壓力條件下檢測被?檢換能器的性能，通過循環(huán)或逐步升壓的方式檢測每個壓力狀態(tài)點，對每對換能器交替發(fā)射和接受信號，分別記錄每個壓力狀態(tài)點的壓力，由計算單元的檢測軟件直接讀出換能器在每壓力點的首波、次波、三波、峰峰值、頻率信號、頻率特性曲線圖。升壓檢測結(jié)束后，通過循環(huán)或逐步方式檢測每個壓力狀態(tài)點，對每對換能器交替發(fā)射和接受信號，分別記錄每個壓力狀態(tài)點的壓力，由計算單元計算出每壓力點換能器的首波、次波、三波、峰峰值、頻率信號、頻率特性曲線圖。?

測試發(fā)射輸出聲壓時，以一個寬帶接收換能器為標準，信號發(fā)生器發(fā)出不同頻率、相同電壓的信號激勵發(fā)射換能器發(fā)出聲信號，標準接收換能器接收到相應的幅值信號，通過計算單元的檢測軟件繪出相應的頻率特性曲線圖，從而得到被檢換能器的發(fā)射輸出頻率特性。?

測試接收靈敏度時，以一個寬帶發(fā)射換能器為標準，信號發(fā)生器發(fā)出信號激勵標準發(fā)射換能器，標準發(fā)射換能器發(fā)出頻率不同、聲壓相同的聲信號，接收換能器接收到相應的幅值信號，通過計算單元的檢測軟件繪出相應的頻率特性曲線圖，從而得到被檢換能器的接收靈敏度特性。?

對換能器的篩選和配對，根據(jù)檢測結(jié)果，找出三波和峰值相同或相近的兩個換能器，對其測試信號，比對三波和峰值，確保比值在設定的范圍內(nèi)，即可配對。?

檢測結(jié)束后，先逐漸排放掉高壓測量筒體內(nèi)的氮氣，釋放筒體內(nèi)的壓力后，再將被檢測換能器從換能器座上卸掉。?