[实用新型]一种超声波换能器装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及到对液体流量进行测量的试验装置，特别是涉及到对发电机定子绕组内冷水流量进行测量的试验装置。

背景技术

目前国内厂家所制造的超声换能器底部接触面均为平面，这对于测量接触面较大、较为平滑、曲率较小的管道信号强度较好，能较快速准确的测量数据。但在测量发电机内冷水流量现场试验中，发电机定子绕组内冷水水管管径较细，水管外表面较光滑，内冷水系统内部结构紧凑且复杂，需要工作人员双手持超声换能器对夹在被测量水管两侧。由于人为因素或环境因素造成超声换能器在管壁上打滑，或者在换能器接触面涂抹的耦合剂不均匀，容易造成测量信号强度衰减严重，信号中途丢失，测量数据过程十分缓慢甚至数据丢失。另外，发电机出线端子箱内空间狭窄，箱内水管多呈弧形，水管的平直部分较短，不方便设置换能器信号采集位置，这在现场实际测量中均不可避免。由于测量的关键在于超声波换能器能够准确而又稳定的传递传声波信号，但是就目前来看，国内外有关超声波换能器装置中海没有一种装置能够通过自行良好的固定与接触实现信号的稳定传递，这给试验人员的使用造成了较为严重的干扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于测量发电机定子绕组内冷水流量的超声波换能器装置，它可依据水管管径的大小任意调节，能更牢靠地固定使之不随测试管道的振动及外界条件的改变而活动，能更加有效地收集超声波反射信号，能够更快地达到信号和传输比最好的匹配。

本实用新型的技术方案是： 

一种超声波换能器装置，包括两个曲柄臂、曲柄弹簧、两个超声波换能器，两个曲柄臂的中部设有转轴，两个曲柄臂以转轴分为左右两部分，曲柄弹簧设在两个曲柄臂的右半部分之间；两个曲柄臂的左端均连接一个超声波换能器，两个超声波换能器按上、下位置设置，分别为上超声波换能器和下超声波换能器，上、下超声波换能器对称设置；超声波换能器包括壳体和位于壳体内的若干个换能器单元，换能器单元包括压电晶片、透声斜楔、压缩弹簧，透声斜楔的底面为弧形面，换能器单元的弧形面朝向内侧且沿圆周方向分布，上、下超声波换能器上的透声斜楔的弧形面关于中心对称；压电晶片与透声斜楔之间设有阻抗匹配层；透声斜楔的上侧横截面形状为三角形，压电晶片位于透声斜楔后侧，压缩弹簧位于透声斜楔的前侧且顶靠在透声斜楔的前侧，压缩弹簧的上端顶靠在壳体内侧，压缩弹簧与超声波纵波方向相垂直，所述压电晶片和壳体之间还填充有背衬材料，压电晶片后侧通过电缆连接有高压脉冲发生器回路。

透声斜楔数量为三个，三个透声斜楔等距对称排列，在压靠在三个透声斜楔上的压缩弹簧压缩最大时，三个透声斜楔之间设有间距。

包括曲柄套，超声波换能器和曲柄臂通过曲柄套连接。

曲柄套的延伸方向与上超声波换能器、下超声波换能器的对称中心线垂直。

所述压电晶片为薄圆片型，采用锆钛酸铅材料。

所述透声斜楔的底面弧形面的曲率半径为15mm。

所述阻抗匹配层的匹配元件为电感。

所述阻抗匹配层的厚度值为1／4超声波波长。

所述背衬材料为硅胶或环氧树脂。

所述壳体为铝质材料。

本实用新型为用于测量发电机定子绕组内冷水流量的新型超声波换能器，其有益效果是：

     (1)本实用新型可依据内冷水水管管径的大小任意调节，能够更好的接触水管，能更牢靠地固定使之不随测试管道的振动及外界条件的改变而活动，不容易发生打滑造成超声波信号强度衰减甚至丢失的情况。

（2）3只并列排放布置的压电晶片与透声斜楔组合结构方式能更加有效的收集超声波反射信号，超声换能器能够更快的达到信号和传输比最好的匹配。

（3）在使用黏合剂时，可使超声换能器接触面与水管外表面之间更加均匀，更好地排除空气的影响，提高超声波的穿透能力。它将有助于试验人员能够更快更准确的测出发电机定子绕组内冷水流量的数值。

（4）超声换能器后侧固定曲柄可以使换能器固定在内冷水管上，大量节省了试验人员的工作量。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是上超声波换能器的结构示意图；

图3是换能器单元的结构示意图；

图4是本实用新型用于管径较小（约为15mm）的第一水管时的结构示意图；

图5是本实用新型用于管径较大（约为30mm）的第二水管时的结构示意图；

图6是时差法测量流体流量的原理图；

图7是超声换能器探头底部为平面的结构示意图；

图8是用本实用新型测试时的原理图；