[实用新型]一种用于气体流量测量的超声波换能器有效
申请号: | 201720463746.5 | 申请日: | 2017-04-28 |
公开(公告)号: | CN206756238U | 公开(公告)日: | 2017-12-15 |
发明(设计)人: | 刘立国;于强;于金龙 | 申请(专利权)人: | 青岛积成电子股份有限公司 |
主分类号: | G01F15/00 | 分类号: | G01F15/00;G01F1/66 |
代理公司: | 济南舜源专利事务所有限公司37205 | 代理人: | 苗峻,孙亚琳 |
地址: | 266073 山东省青岛市市*** | 国省代码: | 山东;37 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 气体 流量 测量 超声波 换能器 | ||
技术领域
本实用新型涉及一种用于气体流量测量的超声波换能器,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,存在产品性能不可靠、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可靠、使用寿命长的用于气体流量测量的超声波换能器。
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超声波换能器,其特征是:包括换能器壳体、声阻抗匹配层、压电陶瓷片、吸声棉、PCB板、密封结构胶、两根压电信号馈线、激励/接收信号线,所述换能器壳体的内腔由前至后依次包括直径大于d的声阻抗匹配层定位段、直径为d的准圆柱空腔段、直径大于等于d的PCB固定及密封结构胶固封段,所述准圆柱空腔段的腔壁上设有多个贯通其轴向的凹槽,所述声阻抗匹配层嵌入式固定安装在所述换能器壳体的声阻抗匹配层定位段上,所述压电陶瓷片、吸声棉、PCB板由所述声阻抗匹配层的后侧依次安装在所述换能器壳体的空腔内,所述压电陶瓷片位于所述准圆柱空腔段的空腔内,所述PCB板位于所述PCB固定及密封结构胶固封段的空腔内,所述声阻抗匹配层与所述压电陶瓷片之间通过粘结剂粘结在一起,所述声阻抗匹配层的外圆周面与所述声阻抗匹配层定位段的腔壁之间留有间隙,该间隙与所述准圆柱空腔段的腔壁上的凹槽相连通形成气流通道,两根所述的压电信号馈线均一端与所述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板的相应焊盘上并被引出至所述换能器壳体外部,两根所述的压电信号馈线构成正负两极,所述激励/接收信号线的一端焊接在所述PCB板的相应位置上,其另一端引出至所述换能器壳体外部,所述PCB板外侧有密封结构胶固封,所述换能器壳体的外部设有用于固定的凸台结构及与所述凸台结构配合用于密封的密封圈。
本实用新型使用时,当装入气介测量管路后,换能器壳体外部设置的凸台结构及密封圈可进行定位及密封,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。本实用新型中的声阻抗匹配层嵌入式安装在换能器壳体的声阻抗匹配层定位段上,便于声阻抗匹配层的定位、准固定和防碰撞。本实用新型中由声阻抗匹配层的外圆周面与声阻抗匹配层定位段的腔壁之间的间隙与准圆柱空腔段的腔壁上的凹槽之间所形成的气流通道,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、压电陶瓷片、吸音棉、PCB板、压电信号馈线、激励/接收信号线组成换能器内核,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,两根压电信号馈线形成正负两极,激励/接收信号线用于激励或接收信号。
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,所述换能器壳体的靠近前端的外部设有凹凸槽结构,所述凹凸槽结构内设有O形弹性密封圈。
进一步的,所述凹槽沿所述准圆柱空腔段的周向均匀分布。
为了保证PCB板固定可靠,所述PCB板的外周设有L型截面弹性密封圈。
进一步的,所述压电陶瓷片为圆形或矩形。
进一步的,为使声阻抗匹配层与壳体良好固定,所述声阻抗匹配层与所述换能器壳体的准圆柱空腔段的前端面间敷胶贴合。
进一步的,所述激励/接收信号线为单芯屏蔽信号线或同轴电缆或双导线。
优选,两根所述的压电信号馈线为直径超细或较细的单股或多股导线,该导线具有保护层或为裸导线。
优选,两根所述的压电信号馈线在所述压电陶瓷片的对应侧银电极表面以中心对称焊接。
本实用新型的有益效果是:本实用新型结构设计独特,其通过将声匹配层嵌入式安装在换能器壳体的声阻抗匹配层定位段上,可有效保证声匹配层的定位、准固定,并可防碰撞;通过对换能器壳体内腔做出特殊的结构设计,形成了由声阻抗匹配层的外圆周面与声阻抗匹配层定位段的腔壁之间的间隙与准圆柱空腔段的腔壁上的凹槽相通的气流通道,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,可大大提高超声波换能器的性能和使用寿命;而换能器壳体外部设置的凸台结构及密封圈与凹凸槽及O形圈的组合可有效保证其装入气介测量管路后具有良好的定位和密封性,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。
附图说明
图1是本实用新型的主视图;
图2是图1的左视图;
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