[发明专利]一种用于矿浆浓度测量的换能器及其制备方法和超声波矿浆浓度检测仪

说明书

本公开涉及一种用于矿浆浓度测量的换能器及其制备方法和超声波矿浆浓度检测仪，所述换能器包括换能器探头；所述换能器探头包括探头壳体、匹配层、压电层晶片、背衬层和检测导线；所述探头壳体为空心无底柱体；所述压电层晶片和所述背衬层设置在所述探头壳体内部且所述背衬层位于所述压电层晶片上方；所述匹配层通过粘结剂固定贴合在所述压电层晶片下方；所述压电层晶片的上下表面分别通过引线与所述检测导线连接；所述背衬层为密度自下而上逐渐降低的楔形背衬层。采用本公开的换能器，不仅能够提升换能器的使用寿命，还能提升换能器的信号分辨率。

技术领域

本公开涉及超声换能器领域，具体地，涉及一种用于矿浆浓度测量的换能器及其制备方法和超声波矿浆浓度检测仪。

背景技术

矿浆浓度是指矿浆中固体矿粒的含量占比，该参数是选矿工业生产的重要参考依据。当前，矿浆浓度检测的办法主要为射线检测法，射线法使用半衰期为几十年的放射性同位素作为放射源，优点是检测精度高，但是存在矿浆成分变化、气泡较多和矿浆不均匀时对检测精度影响较大，并且由于采用放射性同位素,使用前需要向环保部门申请,批准后才能购买使用,使用过程中还需要经常接受有关部门的检查，因此不仅有较为麻烦的审批监督程序，同时还存在核辐射防护和环保等方面的问题。有鉴于此，超声波检测法应运而生，超声波检测法采用超声波作为测量介质,安全可靠,检测量程较宽,工作稳定且能连续在线检测矿浆浓度。

现有的超声换能器对于矿浆浓度测量场合来说存在以下问题：第一、匹配层不耐磨：由于矿浆里面蕴含大量的小颗粒石头，这些粒径分布在几百纳米的石头颗粒会对匹配曾造成严重的磨损，导致经过一段时间后，匹配层失效，以至于匹配层的寿命降低。第二、信号分辨率不高：由于矿浆浓度造成的信号变化差异本来就很小，目前市场上常见的探头基本无法分辨这种微弱的信号变化，从而导致无法分辨矿浆浓度的变化。

发明内容

本公开的目的是提供一种用于矿浆浓度测量的换能器及其制备方法和超声波矿浆浓度检测仪，以解决现有技术中存在的换能器的匹配层寿命低和信号分辨率不高的问题。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种用于矿浆浓度测量的换能器，所述换能器包括换能器探头；所述换能器探头包括探头壳体、匹配层、压电层晶片、背衬层和检测导线；所述探头壳体为空心无底柱体；所述压电层晶片和所述背衬层设置在所述探头壳体内部且所述背衬层位于所述压电层晶片上方；所述匹配层通过粘结剂固定贴合在所述压电层晶片下方；所述压电层晶片的上下表面分别通过引线与所述检测导线连接；所述背衬层为密度自下而上逐渐降低的楔形背衬层。

可选地，所述匹配层的厚度为5～15mm、表面积为680～720mm²；所述匹配层的莫氏硬度在9以上。

可选地，所述压电层晶片的厚度为1～4mm、表面积为600～630mm²；所述背衬层的厚度与所述压电层的厚度之比为(5～10)：1。

可选地，所述楔形背衬层的斜面与水平面之间的夹角α为30～45°。

本公开第二方面提供一种制备本公开第一方面所述的换能器的方法，该方法包括：

S1、使正负极固定有引线的压电层晶片固定在探头壳体底部，得到底部密封的探头杯体组件；

S2、向所述探头杯体组件中加入背衬层混合物后置于离心机支架上进行离心处理，得到离心处理组件；所述探头杯体组件的倾斜角度为30～45°；

S3、使匹配层通过粘结剂固定贴合在所述压电层晶片下方，并将检测导线与所述引线连接，得到换能器探头；

S4、使所述换能器探头包覆在屏蔽层壳体中，得到换能器。

可选地，所述背衬层混合物包括钨粉和环氧树脂；所述钨粉与所述环氧树脂的重量比为(1～2)：1；所述匹配层的材料选自莫氏硬度在9以上的材料，优选为刚玉。