[发明专利]一种针对非浸入式超声液位测量系统的活塞式超声波探头

说明书

本发明提供了一种针对非浸入式超声液位测量系统的活塞式超声波探头，包括超声波换能器，超声波换能器位于探头外壳中，探头外壳的上底设有用于超声波换能器穿过的通孔，超声波换能器侧壁设有凸起阻挡部，探头外壳上底的通孔边缘设有滑块或滑轨，超声波换能器侧壁设有滑轨或滑块，超声波换能器通过滑轨和滑块的配合在探头外壳中上下滑动，超声波换能器侧壁设有耦合力度指针，探头外壳设有透明区，透明区标注有刻度线，探头外壳底部设有压簧，探头外壳的下底设有用于超声波换能器的导线穿过的导线孔。本发明利用耦合力度指针记录超声波换能器测量的初始位置，测量过程中保证耦合力度指针所指刻度不变，即可保证耦合力度相同。

技术领域

本发明涉及一种针对非浸入式超声液位测量系统的活塞式超声波探头，属于超声波液位测量技术领域。

背景技术

超声波是指频率高于20KHz，在弹性介质中传播的一种机械振荡。由于其具有方向性好、穿透力强、能量高等优点，超声波被广泛应用于机械制造、石油化工、航空航天等领域的测试测量中。

由于超声波的波长比一般声波要短，且在介质中的穿透性强的特性，使得超声波可以应用于探伤、测厚、测距、测量液体液位和超声成像等技术领域中。

超声波在液体液位测量中的应用，主要是利用超声波的反射、折射、衰减等物理性质来实现检测的目的。常用的测量方法可分别两类，一类是浸入式测量，在测量时需提前将超声波探头放入被侧容器中；另一类是非浸入式测量，在测量时需将探头抵在被测容器的表面上。近年来，非浸入式超声波测量系统得到了广泛的应用。

超声波的传播会受到传播介质的影响，主要是介质吸收衰减，介质粘滞系数越大，超声波频率越大，衰减越严重；介质密度越大，介质中波速越大，介质温度越高，衰减就轻。所以在利用超声波对某一容器内液体液位进行测量时，往往需要在被测容器的表面涂一层耦合剂，并将超声波探头按压在涂抹耦合剂后的容器外壁上来挤压掉探头与被侧容器之间的空气，避免超声波在空气中直接衰减掉。

目前常用的发射超声波的方法是利用压电晶体的压电效应和逆压电效应的原理来实现电能与超声能的相互转换。当使用这种超声波探头对容器内的液位进行测量时，需要以一定的力度将探头按压在涂抹了耦合剂的容器表面上并在容器表面上不断移动，这样就容易导致超声波探头在容器表面不同位置处的耦合程度不一致，从而影响测量结果的精度和可靠性。

发明内容

为了解决非浸入式超声波液位测量系统在测量过程中，需要使超声波探头在被测容器表面不断移动，所导致的超声波探头与被侧容器表面耦合程度不一致带来的测量结果的精度低、可靠性差等问题，本发明提供了一种针对非浸入式超声液位测量系统的活塞式超声波探头，利用耦合力度指针记录超声波换能器测量的初始位置，测量过程中保证耦合力度指针所指刻度不变，即可保证耦合力度相同。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种针对非浸入式超声液位测量系统的活塞式超声波探头，包括超声波换能器，所述超声波换能器位于探头外壳中，探头外壳为两端有底的筒形，所述探头外壳的上底设有用于超声波换能器穿过的通孔，超声波换能器侧壁设有位于探头外壳上底下方的凸起阻挡部，探头外壳上底的通孔边缘设有滑块或滑轨，超声波换能器侧壁的凸起阻挡部上方设有滑轨或滑块，超声波换能器通过滑轨和滑块的配合在探头外壳中上下滑动，超声波换能器侧壁的凸起阻挡部下方设有指向探头外壳的内壁的耦合力度指针，探头外壳设有用于观察耦合力度指针的透明区，透明区标注有刻度线，探头外壳底部设有压簧，压簧的两端分别连接于超声波换能器的底部和探头外壳的下底，探头外壳的下底设有用于超声波换能器的导线穿过的导线孔。

所述超声波换能器侧壁的滑轨或滑块的数量为两个以上，滑轨或滑块沿超声波换能器周向均匀分布。