[發明專利]超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法

在審

• 申請號: 201410836610.5
• 申請日: 2014-12-29
• 公開（公告）號: CN104515626A
• 公開（公告）日: 2015-04-15
• 發明（設計）人: 周到;孫鳳;鄭忠華;王智;于大永;王兆杰
• 申請（專利權）人: 合肥瑞納表計有限公司
• 主分類號: G01K17/06
• 分類號: G01K17/06;G01K19/00
• 代理公司: 北京凱特來知識產權代理有限公司 11260
• 代理人: 鄭立明;趙鎮勇

技術領域

本發明涉及一種超聲波熱表換能器，尤其涉及一種超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法。

背景技術

現有技術一，如圖1所示，超聲波熱表設計中，超聲波廣泛設計成直射式，即發射聲束垂直于換能器發射面。故U型掃描方式中，需要借助反射鏡實現聲波在管道中傳播以實現計量。導致了聲學信號減弱、測試管體設計復雜、對反射鏡安裝角度要求高等問題。

現有技術二，如圖2所示，在V型和W型等超聲波檢測中，超聲換能器需要斜插入管道。此設計要求換能器在管道上固定工藝復雜，并且產生氣泡積累、壓損加大等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種能夠隨超聲波熱表檢測需求進行聲束偏轉角度和聚焦深度調節的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

本發明的超聲波熱表相控陣換能器，在管壁上設有至少兩個換能器，所述換能器設有多個壓電基元。

本發明的上述的超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，采用不同的相位差或延遲時間差激勵所述換能器的不同的壓電單元，根據聲波疊加原理實現聲束偏轉。

由上述本發明提供的技術方案可以看出，本發明實施例提供的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法，由于換能器設有多個壓電基元，采用不同的相位差或延遲時間差激勵所述換能器的不同的壓電單元，根據聲波疊加原理實現聲束偏轉，能夠隨超聲波熱表檢測需求進行聲束偏轉角度和聚焦深度調節。

附圖說明

圖1為現有技術一的超聲波熱表換能器的結構示意圖。

圖2為現有技術二的超聲波熱表換能器的結構示意圖。

圖3為本發明實施例提供的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法的結構示意圖。

具體實施方式

下面將對本發明實施例作進一步地詳細描述。

本發明的超聲波熱表相控陣換能器，其較佳的具體實施方式是：

在管壁上設有至少兩個換能器，所述換能器設有多個壓電基元。

所述換能器垂直于所述管壁安裝。

兩個換能器安裝于所述管壁的同一側或相對側。

本發明的上述的超聲波熱表相控陣換能器的檢測方法，其較佳的具體實施方式是：

采用不同的相位差或延遲時間差激勵所述換能器的不同的壓電單元，根據聲波疊加原理實現聲束偏轉。

通過控制多個壓電單元相位差或延遲時間差控制聲束偏轉角度，實現不同的檢測方法。

通過選擇不同的壓電基元組合和壓電基元的激勵方式調節聲波聚焦深度。

根據流量大小、使用環境、測試溫度、檢測方式或檢測精度的要求選擇不同的壓電基元組合和壓電基元的激勵方式。

根據使用溫度不同，通過調節聲束傾斜角度和聚焦深度來調節檢測的精度。

本發明的超聲波熱表相控陣換能器及其檢測方法，能夠隨超聲波熱表檢測需求進行聲束偏轉角度和聚焦深度調節。

具體實施例：

如圖3所示，由若干個子換能器振動源即基元組成。對每個基元的激勵信號時間延遲或相位不同實現超聲波聲束偏轉角度可調，選擇不同基元和不同激勵方式組合，實現超聲波聚焦深度可調。

在超聲波換能器中根據檢測條件分割成很多小換能器，每個小換能器稱為基元，整個換能器成陣列式分布；

將一對換能器安裝在管道上，分別用于發射和接收超聲波；可以同側也可以異側安裝；

對發射換能器的不同基元激勵不同相位或者不同延遲時間的電信號；

根據聲波疊加原理，超聲波聲束發生偏轉，此時超聲波聲束與水流方向成一定夾角；

選擇不同的基元組合和激勵信號組合方式以調整超聲波聲場聚焦深度；

接收換能器接收聲波信號以實現流量計量；

當使用溫度發生變化時，聲速隨之變化，實時調整聲束偏轉角度和聚焦深度以保證信號準確性，從而保證計量精度；

當使用工況、水質等環境發生變化時，調整聲束偏轉角度和聚焦深度以保證計量精度；

為提高計量精度，可以靈活切變檢測方法，比如U型檢測方法、V型檢測方法和W型檢測方法等。

以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。