[實用新型]一種用于氣體流量測量的軸向對射式超聲波換能器

有效

• 申請號: 201720462704.X
• 申請日: 2017-04-28
• 公開（公告）號: CN206763313U
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 于強;劉立國;劉澤山
• 申請（專利權）人: 青島積成電子股份有限公司
• 主分類號: B06B1/06
• 分類號: B06B1/06;G01F1/66
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司37205
• 代理人: 苗峻,孫亞琳

技術領域

本實用新型涉及一種用于氣體流量測量的軸向對射式超聲波換能器，屬于換能器技術領域。

背景技術

超聲波氣體流量測量裝置中關鍵器件之一即為氣介超聲波換能器。現有技術中的氣介超聲波換能器產品尚不成熟，存在產品性能不穩定、測量精度低、使用壽命短等缺陷。

發明內容

針對現有技術中存在的上述缺陷，本實用新型提供了一種性能穩定可靠、測量精度高、使用壽命長、安裝方便的用于氣體流量測量的軸向對射式超聲波換能器。

本實用新型是通過如下技術方案來實現的：一種用于氣體流量測量的軸向對射式超聲波換能器，其特征是：包括換能器殼體、聲阻抗匹配層、超聲壓電陶瓷片、背襯材料、PCB轉接板、密封結構膠、兩根壓電信號饋線、激勵/接收信號線，所述換能器殼體包括換能器內核殼體、同軸設置在所述換能器內核殼體前端外部的可與測量管段連接的圓筒形的連接結構部、沿所述換能器內核殼體軸向設置在所述換能器內核殼體與所述連接結構部的內筒壁之間的多個導流柵，所述導流柵與所述換能器內核殼體、所述連接結構部的內筒壁之間形成多個導流通道，所述連接結構部的筒壁外表面帶有用于與測量管段密封的密封結構，所述聲阻抗匹配層、超聲壓電陶瓷片、背襯材料、PCB轉接板由前至后依次安裝在所述換能器內核殼體的內腔內并由所述密封結構膠固封，所述聲阻抗匹配層與所述超聲壓電陶瓷片之間通過粘結劑粘結在一起，所述換能器內核殼體的內腔與換能器內核殼體外部之間留有用于均衡內外氣壓的氣流通道，所述的兩根壓電信號饋線均一端與所述超聲壓電陶瓷片的對應側銀電極焊接，其另一端均焊接在所述PCB轉接板的相應焊盤上并被出至所述換能器內核殼體外部，兩根所述的壓電信號饋線為超聲壓電陶瓷片與PCB轉接板之間饋送信號，所述激勵/接收信號線的一端焊接在所述PCB轉接板的相應位置上，其另一端引出至所述換能器內核殼體外部。

本實用新型使用時，當裝入氣介測量管路后，換能器內核殼體外部設置的連接結構部可對其進行定位及使其與測量管道之間密封，保證上游換能器和下游換能器的軸線對準并防止氣流泄漏，具有很好的穩定性。本實用新型中設置的氣流通道，為超聲波換能器外部與內部之間提供了氣流通道，可均衡內外氣壓，使其氣介超聲波換能器各構件壓力得到平衡，以獲得其高性能和長壽命。聲阻抗匹配層、超聲壓電陶瓷片、背襯材料、PCB轉接板、壓電信號饋線、激勵/接收信號線組成換能器內核，超聲壓電陶瓷片用于壓電轉換與逆壓電轉換，聲阻抗匹配層用于與氣體介質間的阻抗匹配與聲能量傳輸，兩根壓電信號饋線為超聲壓電陶瓷片與PCB轉接板之間饋送信號，激勵/接收信號線用于換能器與外部電路的信號激勵或接收。設置在換能器內核殼體外部的導流柵可將測量管路內的氣流進行導流，可有效降低測量管路中換能器主體引起的氣流不均勻性，使其測量精度得以提高。

為便于走線，所述換能器殼體上設有走線孔。

為了保證PCB轉接板固定可靠及保證密封性，所述PCB轉接板的外周設有L型截面彈性密封圈。

進一步的，為保證超聲波換能器在裝入氣介測量管路后具有良好的定位和密封性，設置在連接結構部的筒壁外表面的密封結構為至少一個的凹凸槽結構，所述凹凸槽結構內設有O形密封圈。

進一步的，所述背襯材料為吸聲棉或彈性膠狀物。

優選，所述壓電信號饋線為直徑較細的多股護套線或單股裸線或單股護套線；兩根所述的壓電信號饋線在所述壓電陶瓷片對應側的銀電極表面以中心對稱焊接。

本實用新型中，聲阻抗匹配層的安裝及定位可以采用多種形式，其可采用前向定位方式，當采用該種定位方式時，本實用新型中的所述換能器內核殼體的內腔由前至后依次包括直徑為d的聲阻抗匹配層前向定位與保護段、直徑大于d的圓柱空腔段A、直徑大于所述圓柱空腔段A直徑的PCB固定及密封結構膠固封段A，所述聲阻抗匹配層前向定位與保護段與所述圓柱空腔段A形成圓環形平臺A，所述圓柱空腔段A的腔壁上沿圓周方向間隔設有多個凸臺，相鄰的凸臺間形成多個間隙A，在所述圓環形平臺A上開有多個由所述圓環形平臺A的后端面貫通至所述圓環形平臺A外部的通孔或通槽A，所述聲阻抗匹配層安裝在所述圓柱空腔段A內，所述的通孔或通槽A與由所述凸臺形成的間隙A連通構成所述的氣流通道。采用該種結構，聲阻抗匹配層由圓環形平臺A進行軸向定位，由圓柱空腔段A的腔壁上的凸臺進行徑向定位。通孔或通槽A與由凸臺形成的間隙A連通構成氣流通道，可均衡內外氣壓。該種結構的換能器，其內核可自后端將換能器內核整體裝入換能器內核殼體內。