[发明专利]超声波传感器、制造超声波传感器的方法及超声波流量计

权利要求书

1.一种超声波传感器，包括有一压电元件和一声音匹配层，该声音匹配层是由一种无机氧化物或有机聚合物的干凝胶制成的，该干凝胶的固体骨架部分已经变成为疏水的。

2.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于压电元件和声音匹配层彼此化学地连接在一起。

3.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于压电元件安装到一气密的封闭箱体的内侧上，声音匹配层安装到该气密的封闭箱体的外侧上，与压电元件的安装位置相对。

4.如权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于气密的封闭箱体具有一声音匹配层安装部分，该安装部分与压电元件的安装位置相对，处在外侧的位置上，其凹入的深度为超声波振荡频率的四分之一，并且该声音匹配层安装部分充以一种无机氧化物或有机聚合物的干凝胶。

5.如权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于所述气密的封闭箱体与声音匹配层彼此化学地连接在一起。

6.如权利要求3所述的超声波传感器，其特征在于所述气密的封闭箱体是由导电材料制成的。

7.如权利要求6所述的超声波传感器，其特征在于所述导电材料是一种金属材料。

8.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于构成声音匹配层的干凝胶的密度为500千克/立方米或更小，平均孔径为100纳米或更小。

9.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于干凝胶的固体骨架部分至少包含氧化硅或氧化铝成分。

10.如权利要求1所述的超声波传感器，其特征在于在声音匹配层的表面上形成一密度为800千克/立方米或更高，厚度为10微米或更小的保护层。

11.如权利要求10所述的超声波传感器，其特征在于保护层由金属材料、无机材料和聚合物材料中的任一种制成。

12.如权利要求11所述的超声波传感器，其特征在于保护层由铝、氧化硅、氧化铝、非晶体碳和聚对苯二甲撑中的任一种制成。

13.一种超声波传感器的制造方法，该超声波传感器包括一声音匹配层和一压电元件，该声音匹配层由一种无机氧化物或有机聚合物的干凝胶制成，该干凝胶的固体骨架部分已经变成为疏水的，该方法包括将干凝胶钎焊到压电元件或一气体隔离箱体上的步骤，该压电元件安装到该箱体的内侧上。

14.一种超声波传感器的制造方法，该超声波传感器包括一声音匹配层和一压电元件，该声音匹配层由一种无机氧化物或有机聚合物的干凝胶制成，该干凝胶的固体骨架部分已经变成为疏水的，该方法包括制成声音匹配层的步骤，声音匹配层的形成步骤包括：将一种凝胶原材料溶液涂到压电元件或一气体隔离箱体上的沉积步骤，其中压电元件安装到该气体隔离箱体的内侧上；从凝胶原材料溶液得到一种湿凝胶的固化步骤；和去除湿凝胶中的溶剂以得到干凝胶的干燥步骤。

15.如权利要求14所述的超声波传感器的制造方法，压电元件安装在气密的封闭箱体的内侧上，该气密的封闭箱体具有一声音匹配层安装部分，该安装部分与气密的封闭箱体的压电元件的安装位置相对，处在外侧的位置上，其凹入的深度为超声波振荡频率的四分之一，其中凝胶原材料溶液被涂到声音匹配层的安装部分上。

16.如权利要求13所述的超声波传感器的制造方法，其特征在于通过干燥沉积方法在声音匹配层的表面上制成一保护层。

17.如权利要求14所述的超声波传感器的制造方法，其特征在于通过干燥沉积方法在声音匹配层的表面上制成一保护层。

18.一种采用一超声波传感器的超声波流量计，该超声波传感器包括一压电元件和一声音匹配层，该声音匹配层由一种无机氧化物或有机聚合物的干凝胶制成，该干凝胶的固体骨架部分已经变成为疏水的，该超声波流量计包括：一流量测量部分，被测量的流体流经该部分；一对安装在流量测量部分上用于发射和接收超声波的超声波传感器；一用于测量超声波在超声波传感器之间的行进时间的测量回路；和用于根据来自测量回路的信号计算流量的流量控制装置，每一超声波传感器都由一气密的封闭箱体构成，通过它被测量的流体和压电元件彼此隔离开。