[發(fā)明專利]一種新型結(jié)構(gòu)加強的次聲波傳感器

有效

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• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN112097124B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江海;鄭豐;馮戰(zhàn)武;何其愚;劉思遠;田興旺;楊躍輝;陳彬;戴甲水;劉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 中國南方電網(wǎng)有限責任公司超高壓輸電公司天生橋局
• 主分類號: F17D5/06
• 分類號: F17D5/06;G01H11/08
• 代理公司: 昆明科陽知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 53111
• 代理人: 孫山明

本發(fā)明公開了一種新型結(jié)構(gòu)加強的次聲波傳感器，包括雙面壓電陶瓷元件、封裝殼體、導(dǎo)線；封裝殼體中設(shè)有內(nèi)凹部，內(nèi)凹部中設(shè)有雙面壓電陶瓷元件；內(nèi)凹部中螺紋連接有螺紋套筒；螺紋套筒的頂端向上延伸至超出所述封裝殼體的頂端面；螺紋套筒的內(nèi)腔上部緊密配合有套管，套管的上部向上延伸至超出螺紋套筒的頂端面，且在套管超出螺紋套筒的頂端面部分套接有壓縮螺母；位于套管內(nèi)腔部分的導(dǎo)線的外部緊密包裹有護套層；套管的內(nèi)側(cè)壁與護套層的外側(cè)壁為緊密配合；雙面壓電陶瓷元件的下端面與內(nèi)凹部的底端面之間具有一定的間距；雙面壓電陶瓷元件和導(dǎo)線與內(nèi)凹部之間的間隙通過防水膠水層密封填充。該次聲波傳感器可以有效保護導(dǎo)線與雙面壓電陶瓷元件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管道泄漏監(jiān)測超聲傳感器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種新型結(jié)構(gòu)加強的次聲波傳感器。

背景技術(shù)

壓電傳感器可以通過將機械應(yīng)力轉(zhuǎn)換成電荷來測量壓力、力、加速度或應(yīng)變，它也可以通過將電荷轉(zhuǎn)換成機械波來產(chǎn)生聲音。在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(SHM)的應(yīng)用中，壓電傳感器可用于生成和接收超聲波波形以探測結(jié)構(gòu)損傷。同時，壓電傳感器還可可用于生成和接收次聲波波形以探測水系統(tǒng)管道損傷。

壓電傳感器的主要部件是一個雙面壓電陶瓷元件，壓電陶瓷元件的一面永久地粘合到目標結(jié)構(gòu)上以發(fā)送和接收超聲波信號。用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的壓電傳感器通常較薄、較硬且非常脆弱。當傳感器安裝到目標結(jié)構(gòu)上時，如果被測結(jié)構(gòu)是導(dǎo)體，傳感器電極極其容易和被測結(jié)構(gòu)發(fā)生短路，這會降低傳感器的性能。當多個傳感器安裝到是導(dǎo)體的目標結(jié)構(gòu)上時，這些傳感器可能會發(fā)生相互短路。因此，在將壓電傳感器結(jié)合到目標結(jié)構(gòu)上時，要非常小心。一種方法是將壓電傳感器安裝到柔性電路上，并采用環(huán)氧樹脂將柔性電路與結(jié)構(gòu)粘合在一起。相比將壓電傳感器裸露在外，這種方法能夠為壓電傳感器提供更好的保護，但當柔性電路彎曲在壓電圓盤區(qū)域上時，壓電傳感器仍可能在安裝過程中受到損壞，也仍然很容易與目標結(jié)構(gòu)發(fā)生電短路。安裝這種柔性電路壓電傳感器還需要大量人力并使用入真空袋和氣泵等特殊工具。安裝完成后，即便在柔性電路的保護下，壓電傳感器仍然容易受到外部沖擊和應(yīng)變影響。

針對上述壓電傳感器容易損壞和安裝不便的問題，公開號為CN108318586A的中國發(fā)明專利《一種結(jié)構(gòu)加強的超聲傳感器》的技術(shù)方案中，在將傳感器安裝到目標結(jié)構(gòu)上時，可以對封裝殼體施壓，而不接觸雙面壓電陶瓷元件。且由于雙面壓電陶瓷元件朝外的一面比內(nèi)凹部上部邊緣稍低，封裝殼體承受壓力，保護雙面壓電陶瓷元件。

但是如果將壓電傳感器直接安裝到水系統(tǒng)管道上，用于接收次聲波信號，上述技術(shù)方案中的壓電傳感器則不適合，存在安裝困難、易損壞、易短路以及信號信噪比低等問題。

具體的上述技術(shù)方案中，存在如下技術(shù)問題：1、導(dǎo)線是通過從封裝殼體中開設(shè)的內(nèi)凹部的側(cè)壁上設(shè)置的開口，從而延伸到封裝殼體之外；該種設(shè)計方式，導(dǎo)線與封裝殼體本身呈垂直狀，導(dǎo)線極容易因拉扯導(dǎo)致接觸不良，甚至被折斷；2、封裝殼體內(nèi)開設(shè)的內(nèi)凹部為敞口狀，這樣即使雙面壓電陶瓷元件朝外的一面比內(nèi)凹部上部邊緣稍低，雖然雙面壓電陶瓷元件的外圍設(shè)有封裝殼體承受壓力，但由于敞口式的設(shè)計，依然無法較好的保護雙面壓電陶瓷元件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種新型結(jié)構(gòu)加強的次聲波傳感器，一方面有效保護導(dǎo)線與雙面壓電陶瓷元件的連接，避免其受拉扯出現(xiàn)接觸不良或者是被折斷；另一方面對雙面壓電陶瓷元件進行整體保護，提高其防護性能。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為：