CN103968906A - 活塞耦合式超声波换能器 - Google Patents
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Abstract
活塞耦合式超声波换能器，它是用金属或非金属做成换能器圆柱形壳体(2)，在圆柱形壳体(2)的外圆柱上做有多个环形凹槽，在每个凹槽内装有O形密封圈(1)，在圆柱形壳体(2)的内部做有不穿底的圆柱空腔，其不穿底的前端做有前薄膜，并在前薄膜的内侧做有圆环形凸筋，在该圆环形凸筋内装入超声波压电陶瓷片(9)并用金属弹簧(4)将其压住，并将信号线(5)的正极与金属弹簧(4)的尾端连接，信号线(5)的负极则与圆柱形壳体(2)外壳连接，在圆柱形壳体(2)的圆柱空腔内插入用金属或非金属做成的圆形活塞柱(7)，在该圆形活塞柱(7)的外圆柱上也做有多个环形凹槽，在每个凹槽内也装有小O形密封圈(3)，同时在该圆形活塞柱(7)内做有一个中心排液管。
Description
技术领域：
本发明属于超声波自来水表和热能表的配件，具体地说涉及一种活塞耦合式超声波换能器。
背景技术：
目前，用于各种超声波水表和热量表上的换能器，大多数是采用背衬固定超声波压电陶瓷片，并将陶瓷片的一面与金属或非金属的前膜用粘结胶粘结，陶瓷片与之连接的换能器前端震动膜大小基本是一样大小的，这种形式做成的超声波换能器，其振动膜在发射和接收超声波时只有中间部分在做功，所以其机电效率较低；而且，由于粘结胶的粘结性能和粘结应力在不同温度下的性能不一样，从而导致所做成的换能器在不同温度下稳定性较差；同时，由于粘结胶随着时间的变化，其粘接性能和粘结应力也会发生变化，由此做成的换能器随着时间的增加，其性能也会发生变化而使其寿命较短。
本发明提供一种解决方案，它能使超声波换能器在发射和接收超声波时的机电转换效率大大提高，和在不同温度下的稳定性和使用寿命也大大提高；同时，还能使本发明有很好的防水性能。
发明内容：
本发明是这样实现的：它是用金属或非金属做成换能器圆柱形壳体，在圆柱形壳体的外圆柱上做有多个环形凹槽，在每个凹槽内装有O形密封圈；在圆柱形壳体的内部做有不穿底的圆柱空腔，其不穿底的前端做有前薄膜，并在前薄膜的内侧做有圆环形凸筋，在该圆环形凸筋内装入超声波压电陶瓷片并用金属弹簧将其压住；并将信号线的正极与金属弹簧的尾端连接，信号线的负极则与圆柱形壳体外壳连接；在圆柱形壳体的圆柱空腔内插入用金属或非金属做成的圆形活塞柱，在该圆形活塞柱的外圆柱上也做有多个环形凹槽，在每个凹槽内也装有小O形密封圈，同时在该圆形活塞柱内做有一个中心排液管。装配时，在圆柱形壳体内放入少量的超声波耦合剂，然后将超声波压电陶瓷片放入圆柱形壳体内的圆环凸筋内并压实，之后再向圆柱形壳体内注入一定量的超声波耦合剂，之后将金属弹簧压在超声波压电陶瓷片上，之后再将圆形活塞柱压入圆柱形壳体内，并让圆柱形壳体内多余的超声波耦合剂通过其内的小孔向外排出，待圆形活塞柱压入到底后，剪断中心排液管，然后向圆形活塞柱内的圆柱空腔注入环氧固化剂。
使用时，将本发明插入超声波管段的换能器腔体内并将其固定，而且将本发明上的正负极信号线与控制计算器连接。
当超声波水表和热量表工作时，控制计算器发出信号时，本发明固定于前膜内圆环形凸筋内的超声波压电陶瓷片就会振动而发射超声波，由于固定超声波压电陶瓷片的外圈也是薄膜，并且超声波压电陶瓷片与薄膜之间充满超声波耦合剂，所以震动效率较高；而当本发明在接收其他超声波换能器发射来的超声波时，也由于固定超声波压电陶瓷片的外圈也是薄膜，并且超声波压电陶瓷片与薄膜之间充满超声波耦合剂，其对接收到的振动机械波转换成电信号的效率也较高。也由于本发明内的超声波压电陶瓷片与前薄膜之间充满超声波耦合剂，在不同的温度下，其耦合性能基本不会发生变化(最多是耦合剂在不同温度下发生热胀冷缩，但本发明可以通过圆形活塞柱来消除这个问题)；由于本发明将超声波耦合剂通过圆形活塞柱完全封闭在圆柱形壳体内，所以不会随着时间的推移而蒸发，从而导致本发明的使用寿命很长。
附图说明：
图1是本发明的主视剖面图
图2是圆柱形壳体的剖面图
图3是图2的俯视图
图4是圆形活塞柱的剖面图
图5是图4的俯视图
图中：1、O形密封圈；2、圆柱形壳体；3、小O形密封圈；4、金属弹簧；5、信号线；6、环氧固化剂；7、圆形活塞柱；8、超声波耦合剂；9、超声波压电陶瓷片。
具体实施方式：
本发明是这样实现的：它是用金属或非金属做成换能器圆柱形壳体(2)，在圆柱形壳体(2)的外圆柱上做有多个环形凹槽，在每个凹槽内装有O形密封圈(1)；在圆柱形壳体(2)的内部做有不穿底的圆柱空腔，其不穿底的前端做有前薄膜，并在前薄膜的内侧做有圆环形凸筋，在该圆环形凸筋内装入超声波压电陶瓷片(9)并用金属弹簧(4)将其压住；并将信号线(5)的正极与金属弹簧(4)的尾端连接，信号线(5)的负极则与圆柱形壳体(2)外壳连接；在圆柱形壳体(2)的圆柱空腔内插入用金属或非金属做成的圆形活塞柱(7)，在该圆形活塞柱(7)的外圆柱上也做有多个环形凹槽，在每个凹槽内也装有小O形密封圈(3)，同时在该圆形活塞柱(7)内做有一个中心排液管。装配时，在圆柱形壳体(2)内放入少量的超声波耦合剂(8)，然后将超声波压电陶瓷片(9)放入圆柱形壳体(2)内的圆环凸筋内并压实，之后再向圆柱形壳体(2)内注入一定量的超声波耦合剂(8)，之后将金属弹簧(4)压在超声波压电陶瓷片(9)上，之后再将圆形活塞柱(7)压入圆柱形壳体(2)内，并让圆柱形壳体(2)内多余的超声波耦合剂(8)通过其内的小孔向外排出，待圆形活塞柱(7)压入到底后，剪断中心排液管，然后向圆形活塞柱(7)内的圆柱空腔注入环氧固化剂(6)。
使用时，将本发明插入超声波管段的换能器腔体内并将其固定，而且将本发明上的正负极信号线(5)与控制计算器连接。
当超声波水表和热量表工作时，控制计算器发出信号时，本发明固定于前膜内圆环形凸筋内的超声波压电陶瓷片(9)就会震动而发射超声波，由于固定超声波压电陶瓷片(9)的外圈也是薄膜，并且超声波压电陶瓷片(9)与薄膜之间充满超声波耦合剂(8)，所以振动效率较高；而当本发明在接收其他超声波换能器发射来的超声波时，也由于固定超声波压电陶瓷片(9)的外圈也是薄膜，并且超声波压电陶瓷片(9)与薄膜之间充满超声波耦合剂(8)，其对接收到的振动机械波转换成电信号的效率也较高。也由于本发明内的超声波压电陶瓷片(9)与前薄膜之间充满超声波耦合剂(8)，在不同的温度下，其耦合性能基本不会发生变化(最多是耦合剂在不同温度下发生热胀冷缩，但本发明可以通过圆形活塞柱(7)来消除这个问题)；由于本发明将超声波耦合剂(8)通过圆形活塞柱(7)完全封闭在圆柱形壳体(2)内，所以不会随着时间的推移而蒸发，从而导致本发明的使用寿命很长。
Claims (8)
1.活塞耦合式超声波换能器，其特征是：将换能器做成圆柱形壳体(2)，在圆柱形壳体(2)的内部做有不穿底的圆柱空腔，其不穿底的前端做有前薄膜，并在前薄膜的内侧做有圆环形凸筋，在该圆环形凸筋内装入超声波耦合剂(8)和超声波压电陶瓷片(9)并用金属弹簧(4)将其压住，在圆柱形壳体(2)的圆柱空腔内插入圆形活塞柱(7)。
2.根据权利要求1所述的活塞耦合式超声波换能器，其特征是：在圆柱形壳体(2)的外圆柱上做有多个环形凹槽，在每个凹槽内装有O形密封圈(1)。
3.根据权利要求1所述的活塞耦合式超声波换能器，其特征是：在圆柱形壳体(2)的内部有不穿底的圆柱空腔，其不穿底的前端做有前薄膜。
4.根据权利要求1所述的活塞耦合式超声波换能器，其特征是：在前薄膜的内侧做有圆环形凸筋，并在该圆环形凸筋内装入超声波压电陶瓷片(9)。
5.根据权利要求1所述的活塞耦合式超声波换能器，其特征是：在圆柱形壳体(2)的内部空腔内装满超声波耦合剂。
6.根据权利要求1所述的活塞耦合式超声波换能器，其特征是：在圆形活塞柱(7)的外圆柱上做有多个环形凹槽，在每个凹槽内装有小O形密封圈(3)。
7.根据权利要求1所述的活塞耦合式超声波换能器，其特征是：在圆形活塞柱(7)的内部做有不穿底的圆柱空腔，其不穿底的前端做有排液管。
8.根据权利要求1所述的活塞耦合式超声波换能器，其特征是向圆形活塞柱(7)内的圆柱空腔注入环氧固化剂(8)。
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104713667A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-06-17 | 合肥瑞纳表计有限公司 | 超声波热量表 |
| CN107560677A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-09 | 寿光市飞田电子有限公司 | 一种超声波流量传感器 |
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2014
- 2014-05-26 CN CN201410223022.4A patent/CN103968906A/zh active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104713667A (zh) * | 2015-03-31 | 2015-06-17 | 合肥瑞纳表计有限公司 | 超声波热量表 |
| CN107560677A (zh) * | 2017-10-25 | 2018-01-09 | 寿光市飞田电子有限公司 | 一种超声波流量传感器 |
| CN107560677B (zh) * | 2017-10-25 | 2024-01-19 | 寿光市飞田电子有限公司 | 一种超声波流量传感器 |
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