[發明專利]超聲波換能器和用于產生和/或吸收超聲波的方法

無效

• 申請號: 201310685037.8
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103868556A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 邁克爾·施派德爾
• 申請（專利權）人: 西克股份公司
• 主分類號: G01F1/66
• 分類號: G01F1/66
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 惠磊;鄭霞

1.一種超聲波換能器（10），其具有用于產生和/或吸收超聲波的振動體（12）和消音體（14），所述消音體具有在所述振動體（12）背面布置的、由具有與所述振動體（12）的材料相匹配的聲阻抗的第一材料制成的第一部分體（16）和在所述第一部分體（16）上布置的由具有高的聲學消音的第二材料制成的第二部分體（18），

其特征在于，

所述第一部分體（16）是圓錐形，并且以底面布置在所述振動體（12）上。

2.如權利要求1所述的超聲波換能器（10），

其中，所述消音體（14）是圓柱形，該圓柱形是通過所述第二部分體（18）具有圓柱形的外輪廓和用于容納所述第一部分體（16）的圓錐形空腔的方式來實現的。

3.如權利要求1或2所述的超聲波換能器（10），

其中振動體（12）、第一部分體（16）和第二部分體（18）通過壓力沿著所述圓錐體的軸線組合在一起，特別是借助作用在所述第二部分體（18）上的彈力，或在所述第二部分體（18）上旋緊的殼蓋（30）組合在一起。

4.如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10），

其中所述圓錐體的側面與底面夾成在60°和70°之間的角，特別是大約65°的角。

5.如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10），

其中所述第一部分體（16）具有圓柱形基座（20），所述圓柱形基座具有比所述圓錐體的底面更大的直徑。

6.如權利要求5所述的超聲波換能器（10），

其中所述第二部分體（18）包圍所述圓錐體，然而不包圍所述第一部分體（16）的圓柱形基座（20）。

7.如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10），

其中所述振動體（12）的材料是陶瓷。

8.如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10），

其中所述第一材料是黃銅，特別是CuZn39Pb2。

9.如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10），

其中所述第二材料是塑料，特別是PTFE。

10.如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10），

其中所述振動體（12）具有在與所述背面相對的正面上的第一電極（26）和在所述背面上的第二電極（24），其中所述第一電極（26）以一部分區域繞過所述振動體（12）直到背面并且在該處發生接觸，并且所述第二電極（24）通過所述第一部分體（16）接觸。

11.如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10），

其中所述第一部分體（16）具有留空（28）。

12.一種用于測量管道（104）中的液體（102）的流速的超聲波流量測量裝置（100），其具有能夠在所述管道（104）中安裝的并且以這種方式形成所述管道（104）的一部分的測量體（106），所述測量體具有至少一個在其中布置的一對如前述權利要求中任一項所述的超聲波換能器（10a-b），以及用來基于從液流發射和接收的超聲波的行進時間差確定流速的評估單元。

13.如權利要求12所述的超聲波流量測量裝置（100），

其中所述測量體（106）具有薄壁的區域（110），在所述薄壁的區域（110）上所述超聲波換能器（10a-b）能夠從外裝配，使得所述薄壁的區域（110）與所述振動體（12）一起作為超聲波換能器（10a-b）的振動膜起作用。

14.如權利要求12或13所述的超聲波流量測量裝置（100），

其中在所述薄壁的區域（110）和所述振動體（12）之間布置有絕緣層（32），特別是由聚對二甲苯或SiO₂制成的絕緣層。

15.一種用于借助振動體（12）產生和/或吸收超聲波的方法，其中超聲波在所述振動體（12）的背面上通過消音體（14）得到抑制，所述消音體具有由與所述振動體（12）的材料相匹配的聲阻抗的第一材料制成的第一部分體（16）和在所述第一部分體（16）上布置的、由具有高的聲學消音的第二材料制成的第二部分體（18），

其特征在于，

從所述消音體（14）反射回所述第一部分體（16）的超聲波通過在構成為圓錐形的、以底面布置在所述振動體（12）上的第一部分體（16）和圍繞所述圓錐體的側面的第二部分體（18）之間的界面上多次反射以及通過在所述第二部分體（18）中的吸收而被至少部分地抑制。