[實用新型]應用于煤礦環境的遠測距用超聲波換能器

有效

• 申請號: 201320582181.4
• 申請日: 2013-09-22
• 公開（公告）號: CN203508357U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 董建平;陸小麗;瞿松林;沈靜;陸俊偉;朱建良
• 申請（專利權）人: 江蘇三恒科技股份有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 常州市科誼專利代理事務所 32225
• 代理人: 孫彬

技術領域

?本實用新型涉及一種應用于煤礦環境的遠測距用超聲波換能器，屬于煤礦設備領域。

背景技術

在市場上有很多利用超聲波換能器進行測距的儀表，但是這些現有的測距用換能器諧振頻率較高，在傳播過程中衰減快，回波信號非常小，因此換能器測距量程短，現有技術一般測量距離不超過20米；而且這些換能器未能進行有效的防爆處理，安全等級不高，無法達到煤礦環境用產品的防爆安全等級，不能在煤礦環境中使用。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種應用于煤礦環境的遠測距用超聲波換能器，它在煤礦井下環境中能進行長距離測量。

為了解決上述技術問題，本實用新型所采取的技術方案是：一種應用于煤礦環境的遠測距用超聲波換能器，包括外殼和芯體振子，其特征在于：所述外殼包括圓柱形筒體、護罩、喇叭口、墊片和透聲窗，喇叭口的上端焊接在護罩上，護罩通過螺紋連接在圓柱形筒體的下端，所述芯體振子包括緊固螺栓、后端蓋、壓電晶片、銅電極片、前端蓋、匹配層、第一電纜線和第二電纜線，后端蓋、壓電晶片、銅電極片和前端蓋通過緊固螺栓構成復合夾心式振子，第一電纜線的一端與緊固螺栓電性連接，第二電纜線的一端與銅電極片電性連接，前端蓋下表面連接有匹配層，墊片和透聲窗均與護罩緊密配合，并且墊片的上表面緊貼在匹配層的下表面，墊片的下表面緊貼在透聲窗的上表面。

進一步，圓柱形筒體的上端焊接有法蘭盤，法蘭盤上設置有若干螺紋孔。

進一步，圓柱形筒體上部的一側焊接有防爆接頭，所述第一電纜線和第二電纜線通過防爆接頭與外部連接。

進一步，法蘭盤、圓柱形筒體、護罩和喇叭口均為金屬材料制成。

進一步，透聲窗為環氧板制作而成。

進一步，護罩與圓柱形筒體之間填充有密封膠。

更進一步，圓柱形筒體和復合夾心式振子之間填充有防爆填充物，該防爆填充物為石英與樹脂混合物。

采用了上述技術方案后，本實用新型具有以下的有益效果：

1、銅電極片把電能導到壓電晶片上，壓電晶片能夠把電能轉化成機械能，產生振動，形成超聲波，匹配層的作用是超聲波在前端蓋與空氣中傳播起匹配作用，最大限度的克服超聲波在金屬件傳播至空氣中的衰減，通過調整前端蓋和后端蓋的尺寸，可以決定換能器的最終頻率范圍，本實用新型的頻率為18KHz，這個頻率在空氣中傳播時衰減系數最小，適合長距離測量。

2、透聲窗由環氧板制作而成，經過聲學匹配，可以使聲波更好的在空氣中傳播。

3、采用喇叭口設計，喇叭口可以限制發射聲波的波束角，防止聲波形成大的發射角，導致測量不準確。

4、圓柱形筒體和復合夾心式振子之間填充有防爆填充物，該防爆填充物為石英與樹脂混合物，在壓電晶片振蕩時，防爆填充物可以有效地隔絕開外界環境和芯體振子之間的聯系，使換能器在正常工作時所產生的熱量和在故障態時形成的電火花及高溫均限制在密封殼體之內，以防止把外界的易燃易爆氣體引燃，從而達到防爆要求；同時該防爆混合物還能吸收復合振子非發射方向上產生的雜波，從而提高了換能器靈敏度和分辨率。

附圖說明

圖1為本實用新型的應用于煤礦環境的遠測距用超聲波換能器的主視圖；

圖2為圖1的A-A剖視圖；

圖3為圖1的俯視圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的內容更容易被清楚地理解，下面根據具體實施例并結合附圖，對本實用新型作進一步詳細的說明，

如圖1~圖3所示，一種應用于煤礦環境的遠測距用超聲波換能器，包括外殼和芯體振子，其特征在于：所述外殼包括圓柱形筒體2、護罩3、喇叭口4、墊片11和透聲窗12，喇叭口4的上端焊接在護罩3上，護罩3通過螺紋連接在圓柱形筒體2的下端，所述芯體振子包括緊固螺栓5、后端蓋6、壓電晶片7、銅電極片8、前端蓋9、匹配層10、第一電纜線14和第二電纜線15，后端蓋6、壓電晶片7、銅電極片8和前端蓋9通過緊固螺栓5構成復合夾心式振子，第一電纜線14的一端與緊固螺栓5電性連接，第二電纜線15的一端與銅電極片8電性連接，前端蓋9下表面連接有匹配層10，墊片11和透聲窗12均與護罩3緊密配合，并且墊片11的上表面緊貼在匹配層10的下表面，墊片11的下表面緊貼在透聲窗12的上表面，墊片11可以使芯體振子與透聲窗12有效接觸，透聲窗12可以使聲波更好的在空氣中傳播。

如圖2~圖3所示，圓柱形筒體2的上端焊接有法蘭盤1，法蘭盤1上設置有若干螺紋孔，通過螺紋孔可以將它固定在其他物體上。