[实用新型]一种用于气体流量测量的轴向对射式超声波换能器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于气体流量测量的轴向对射式超声波换能器，属于换能器技术领域。

背景技术

超声波气体流量测量装置中关键器件之一即为气介超声波换能器。现有技术中的气介超声波换能器产品尚不成熟，存在产品性能不稳定、测量精度低、使用寿命短等缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺陷，本实用新型提供了一种性能稳定可靠、测量精度高、使用寿命长、安装方便的用于气体流量测量的轴向对射式超声波换能器。

本实用新型是通过如下技术方案来实现的：一种用于气体流量测量的轴向对射式超声波换能器，其特征是：包括换能器壳体、声阻抗匹配层、超声压电陶瓷片、背衬材料、PCB转接板、密封结构胶、两根压电信号馈线、激励/接收信号线，所述换能器壳体包括换能器内核壳体、同轴设置在所述换能器内核壳体前端外部的可与测量管段连接的圆筒形的连接结构部、沿所述换能器内核壳体轴向设置在所述换能器内核壳体与所述连接结构部的内筒壁之间的多个导流栅，所述导流栅与所述换能器内核壳体、所述连接结构部的内筒壁之间形成多个导流通道，所述连接结构部的筒壁外表面带有用于与测量管段密封的密封结构，所述声阻抗匹配层、超声压电陶瓷片、背衬材料、PCB转接板由前至后依次安装在所述换能器内核壳体的内腔内并由所述密封结构胶固封，所述声阻抗匹配层与所述超声压电陶瓷片之间通过粘结剂粘结在一起，所述换能器内核壳体的内腔与换能器内核壳体外部之间留有用于均衡内外气压的气流通道，所述的两根压电信号馈线均一端与所述超声压电陶瓷片的对应侧银电极焊接，其另一端均焊接在所述PCB转接板的相应焊盘上并被出至所述换能器内核壳体外部，两根所述的压电信号馈线为超声压电陶瓷片与PCB转接板之间馈送信号，所述激励/接收信号线的一端焊接在所述PCB转接板的相应位置上，其另一端引出至所述换能器内核壳体外部。

本实用新型使用时，当装入气介测量管路后，换能器内核壳体外部设置的连接结构部可对其进行定位及使其与测量管道之间密封，保证上游换能器和下游换能器的轴线对准并防止气流泄漏，具有很好的稳定性。本实用新型中设置的气流通道，为超声波换能器外部与内部之间提供了气流通道，可均衡内外气压，使其气介超声波换能器各构件压力得到平衡，以获得其高性能和长寿命。声阻抗匹配层、超声压电陶瓷片、背衬材料、PCB转接板、压电信号馈线、激励/接收信号线组成换能器内核，超声压电陶瓷片用于压电转换与逆压电转换，声阻抗匹配层用于与气体介质间的阻抗匹配与声能量传输，两根压电信号馈线为超声压电陶瓷片与PCB转接板之间馈送信号，激励/接收信号线用于换能器与外部电路的信号激励或接收。设置在换能器内核壳体外部的导流栅可将测量管路内的气流进行导流，可有效降低测量管路中换能器主体引起的气流不均匀性，使其测量精度得以提高。

为便于走线，所述换能器壳体上设有走线孔。

为了保证PCB转接板固定可靠及保证密封性，所述PCB转接板的外周设有L型截面弹性密封圈。

进一步的，为保证超声波换能器在装入气介测量管路后具有良好的定位和密封性，设置在连接结构部的筒壁外表面的密封结构为至少一个的凹凸槽结构，所述凹凸槽结构内设有O形密封圈。

进一步的，所述背衬材料为吸声棉或弹性胶状物。

优选，所述压电信号馈线为直径较细的多股护套线或单股裸线或单股护套线；两根所述的压电信号馈线在所述压电陶瓷片对应侧的银电极表面以中心对称焊接。

本实用新型中，声阻抗匹配层的安装及定位可以采用多种形式，其可采用前向定位方式，当采用该种定位方式时，本实用新型中的所述换能器内核壳体的内腔由前至后依次包括直径为d的声阻抗匹配层前向定位与保护段、直径大于d的圆柱空腔段A、直径大于所述圆柱空腔段A直径的PCB固定及密封结构胶固封段A，所述声阻抗匹配层前向定位与保护段与所述圆柱空腔段A形成圆环形平台A，所述圆柱空腔段A的腔壁上沿圆周方向间隔设有多个凸台，相邻的凸台间形成多个间隙A，在所述圆环形平台A上开有多个由所述圆环形平台A的后端面贯通至所述圆环形平台A外部的通孔或通槽A，所述声阻抗匹配层安装在所述圆柱空腔段A内，所述的通孔或通槽A与由所述凸台形成的间隙A连通构成所述的气流通道。采用该种结构，声阻抗匹配层由圆环形平台A进行轴向定位，由圆柱空腔段A的腔壁上的凸台进行径向定位。通孔或通槽A与由凸台形成的间隙A连通构成气流通道，可均衡内外气压。该种结构的换能器，其内核可自后端将换能器内核整体装入换能器内核壳体内。