[發明專利]匹配層前端帶金屬保護膜結構的氣體超聲波換能器

在審

• 申請號: 201510801023.7
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN105268619A
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: 傅新;徐嬋娜;吳建文;王楚男;陳思;徐順
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及氣體超聲波換能器，尤其是涉及一種匹配層前端帶金屬保護膜結構的氣體超聲波換能器。

背景技術

氣體超聲波流量計由于測量準確度高、量程比寬、無壓損、無可動部件、安裝費用低等特點，正開始逐漸、大規模地替代傳統的機械式氣體流量計。氣體超聲波流量計中部分流量計是使用內置電源供電的，電源的電壓一般比較低，其中使用的氣體超聲波換能器一般是可以使用低電壓激發即可獲得較高靈敏度的聲學匹配型氣體超聲波換能器，這種換能器前端的匹配層材料一般都是低密度的材料，材料質地偏軟，易吸附污漬，也極易被磨損。匹配層表面粘附了污漬，或被磨損，都會對氣體超聲波換能器的性能產生不利影響，甚至失效，進而影響氣體流量計的計量精度。因此，在設計適用于氣體超聲波流量計的氣體超聲波換能器時，必須考慮在氣體超聲波流量計的匹配層表面加一層保護膜。

發明內容

本發明的目的在于提供一種匹配層前端帶金屬保護膜結構的氣體超聲波換能器，它具有耐污、耐磨、耐高壓，適宜安裝在可對含有微量固體微粒和微量液體雜質的高壓氣體介質的體積流量進行計量、使用低電壓電源供電的氣體超聲波流量計。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案是：

本發明包括壓電片、匹配層、金屬保護膜、密封圈、塑料殼、軟膠填充層、金屬壓板、金屬殼、硬質密封膠層和導線；金屬殼內從下至上依次裝有匹配層、壓電片、金屬壓板和硬質密封膠層，導線中的兩根線芯分別焊接在壓電片的正極面和負極面的邊緣，導線的屏蔽層與金屬殼相連接。匹配層和金屬殼間裝有塑料殼，匹配層和壓電片位于塑料殼內，壓電片的上端面與塑料殼中心的凸臺連接，壓電片的下端面嵌入匹配層上端面中心的定位槽內，壓電片、匹配層和塑料殼之間填充軟膠填充層，帽狀金屬保護膜套在塑料殼的下端面，帽狀金屬保護膜與匹配層下端面連接，帽狀金屬保護膜的帽沿與金屬殼間裝有密封圈。

所述帽狀金屬保護膜的帽沿與金屬殼間裝有密封圈，使用金屬壓板的前端壓緊，保證換能器氣密性的第一次封裝，金屬壓板的后端是硬質密封膠層，保證換能器氣密性的第二次封裝。

所述帽狀金屬保護膜的厚度為0.03~0.5mm。

本發明具有的有益效果是：

1)換能器匹配層前端帶有金屬保護膜，可以提高換能器的防污及抗磨損能力，保證換能器在含有微量固體微粒和微量液體雜質的氣體介質仍然可以正常使用；

2)換能器使用塑料殼和金屬殼的雙重封裝結構，即方便了換能器的裝配，又提高了換能器的氣密性和耐高壓能力；

3)換能器中匹配層直徑大于壓電片直徑，降低了換能器信號大小及信號波形對匹配層厚度誤差的敏感度，有利提高換能器性能的一致性；

4)換能器的匹配層上有壓電片安裝的定位凹槽，方便了壓電片的安裝。

本發明適宜安裝在可對含有微量固體微粒和微量液體雜質的高壓氣體介質的體積流量進行計量、使用低電壓電源供電的氣體超聲波流量計中。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中：1、壓電片，2、匹配層，3、金屬保護膜，4、密封圈，5、塑料殼，6、軟膠填充層，7、金屬壓板，8、金屬殼，9、硬質密封膠層，10、導線。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的描述。

如圖1所示，本發明包括壓電片1、匹配層2、金屬保護膜3、密封圈4、塑料殼5、軟膠填充層6、金屬壓板7、金屬殼8、硬質密封膠層9和導線10；金屬殼8內從下至上依次裝有塑料殼5、金屬壓板7和硬質密封膠層9，導線10中的兩根線芯分別焊接在壓電片1的正極面和負極面的邊緣，導線10的屏蔽層與金屬殼8相連接，此結構可以提高換能器的信噪比。匹配層2和壓電片1位于塑料殼5內，壓電片1的上端面與塑料殼5中心的凸臺連接，壓電片1的下端面嵌入匹配層2上端面中心的定位槽內，壓電片1、匹配層2和塑料殼5之間填充軟膠填充層6，帽狀金屬保護膜3套在塑料殼5的下端面，帽狀金屬保護膜3與匹配層2下端面連接，帽狀金屬保護膜3的帽沿與金屬殼8間裝有密封圈4。

壓電片1為電能與機械能的轉換元件，壓電片1的正極端上粘接有匹配層2，匹配層2的直徑大于壓電片1，且匹配層2上開有定位槽以便于壓電片1與匹配層2位置對中；壓電片1和匹配層2粘接后裝配在塑料殼5中，壓電片1的負極端在塑料殼5中與塑料殼5內部的凸臺接觸進行軸向定位以保證換能器整體耐壓性能。