CN115616091A - 超声波探头 - Google Patents

Abstract

本发明超声波探头涉及一种用于尿素传感器的超声波探头。其目的是为了提供一种检测准确性和可靠性高的超声波探头。本发明超声波探头包括探头本体和气泡阻挡支架，探头本体包括检测腔体，检测腔体上设置向下排液口、外气泡侧向排出口和外气泡向上排出口，气泡阻挡支架的外侧设置有导向板，导向板连通向下排液口和外气泡侧向排出口，气泡阻挡支架底部设置有内尿素入口，内尿素入口与向下排液口错位设置，内尿素入口外部设置有阻挡部，阻挡部在垂直于导向板的方向上开设有缺口，缺口与外气泡侧向排出口连通，气泡阻挡支架的顶部设置有导向结构，导向结构的顶部设置有内气泡向上排出口，内气泡向上排出口与外气泡向上排出口错位设置。

Description

超声波探头

技术领域

本发明涉及超声波技术领域，特别是涉及一种用于尿素传感器的超声波探头。

背景技术

随着环保法规要求的不断提高，各大商用车厂、发动机生产商为了使得尾气排放符合国家标准，会采用SCR系统(Selective Catalytic Reduction Technology选择性催化还原技术)，使用车用尿素(车用尿素在一定温度下分解生成氨)对氮氧化物进行选择性催化还原，从而达到既节能、又减排的目的。车用尿素及尿素浓度对车辆的动力、油耗、尾气排放等起着关键性的作用。为了保护环境，确保行车安全，监测使用尿素溶度的真实性，对车用尿素箱内的尿素溶度监测至关重要。

超声波传感器是利用超声波在不同介质中传播速度的不同进行尿素识别，且在不同尿素浓度下，传播速度也会有所不同。超声波传感器的发射面和反射面的距离是固定的，在不同的介质或不同尿素浓度中，超声波发射和接收的飞行时间有所区别，从而进行识别。尿素箱在添加新尿素及汽车在运行时产生震动的过程中，尿素箱内的尿素极易产生气泡，气泡会阻碍超声波在尿素中的传播，影响超声波探头检测的准确性，使超声波探头无法真实检测尿素溶度。

目前市场上大部分尿素超声波传感器的防气泡结构都是在在尿素传感器最外侧设置气泡阻挡结构且多为橡胶或塑料材质。最外侧的气泡阻挡结构在安装和运输过程中极易发生磕碰损坏开裂及发生移位的风险，导致气泡进入超声波检测内部。气泡会阻碍超声波在尿素中的传播，使超声波传感器无法真实检测车用尿素溶度，无法满足环境保护目的并会影响行车安全。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种检测准确性和可靠性高的超声波探头。

本发明超声波探头，包括探头本体和气泡阻挡支架，探头本体包括检测腔体，检测腔体上设置向下排液口、外气泡侧向排出口和外气泡向上排出口，气泡阻挡支架的外侧设置有导向板，导向板连通向下排液口和外气泡侧向排出口，气泡阻挡支架底部设置有内尿素入口，内尿素入口与向下排液口错位设置，内尿素入口外部设置有阻挡部，阻挡部在垂直于导向板的方向上开设有缺口，缺口与外气泡侧向排出口连通，气泡阻挡支架的顶部设置有下大上小的导向结构，导向结构的顶部设置有多个内气泡向上排出口，内气泡向上排出口与外气泡向上排出口错位设置，外气泡向上排出口位于导向部的上方。

本发明超声波探头，其中所述检测腔体包括超声波发生器安装壳、外壳和反射板，外壳的两个端面分别与超声波发生器安装壳和反射板固定连接。

本发明超声波探头，其中所述向下排液口开设在外壳的底部两侧，外气泡侧向排出口开设在外壳的侧面中部，外气泡向上排出口开设在外壳顶部。

本发明超声波探头，其中所述内尿素入口位于超声波发生器安装壳和反射板之间。

本发明超声波探头，其中所述外壳和气泡阻挡支架整体呈圆柱形。

本发明超声波探头，其中所述气泡阻挡支架的顶部设置有导向部，导向部由气泡阻挡支架的内壁构成。

本发明超声波探头，其中所述超声波发生器安装壳与接线固定支架固定连接，超声波发生器安装壳与接线固定支架内部安装有NTC电阻和超声波发生器，超声波发生器与连接线电连接。

本发明超声波探头，其中所述超声波发生器设置有两个，两个超声波发生器在同一个超声波发生器安装壳内部间隔排布，并各与一组连接线连接。

本发明超声波探头，其中所述探头本体设置有两个，两个探头本体对接安装，共用一个气泡阻挡支架，每个探头本体内各设置有一个超声波发生器，两个探头本体内的超声波发射器发出的超声波在声波运动方向的垂直面的上投影相互独立。

本发明超声波探头，其中所述探头本体设置有两个，两个探头本体对接安装，共用一个气泡阻挡支架，每个探头本体内各设置有一个超声波发生器，两个探头本体内的超声波发射器发出的超声波在声波运动方向的垂直面的上投影相交或重合。

本发明超声波探头与现有技术不同之处在于，本发明超声波探头在检测腔体内设置有气泡阻挡支架，确保气泡无法进入超声波检测内部，保证超声波传感器检测车用尿素溶度的可靠性，满足环境保护和确保行车安全。

气泡阻挡支架底部设置的内尿素入口与检测腔体底部的向下排液口错位设置，并通过设置阻挡部和导向板，引导气泡受浮力直接向上从外气泡侧向排出口或外气泡向上排出口排出，使气泡无法进入气泡阻挡支架内部，而尿素可以从外气泡侧向排出口沿导向板向下和缺口位置进入内尿素入口；气泡阻挡支架上方设置有由大到小的导向结构，导向结构的顶部开设有内气泡向上排出口，内气泡向上排出口与检测腔体上的外气泡向上排出口错位设置，可以将进入气泡阻挡支架内部的气泡排出，并且避免添加尿素时，气泡从上方直接灌入超声波检测器内部。

通过上述结构设计，本发明超声波探头可以有效避免气泡进入设备内部，提高检测准确性和可靠性。

下面结合附图对本发明的超声波探头作进一步说明。

附图说明

图1为本发明超声波探头实施例1的结构示意图；

图2为本发明超声波探头实施例1的主视图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为本发明超声波探头实施例1的爆炸图；

图5为本发明超声波探头实施例1中气泡阻挡支架与外壳配合安装的结构示意图；

图6为图5中B-B向剖视图；

图7为图5中C-C向剖视图；

图8为图5中D-D向剖视图；

图9为图5中E-E向剖视图；

图10为本发明超声波探头实施例1中气泡阻挡支架的示意图；

图11为本发明超声波探头实施例2的主视图；

图12为图11中F-F向剖视图；

图13为本发明超声波探头实施例3的主视图；

图14为图12中G-G向剖视图；

图中标记示意为：1-密封套挤压螺母；2-接线固定支架；3-检测腔体；4-气泡阻挡支架；5-导向部；6-内气泡向上排出口；7-超声波发生器；8-连接线；9-连接线保护套；10-密封圈；11-超声波发生器安装壳；12-外壳；13-外气泡侧向排出口；14-反射板；15-外气泡向上排出口；16-导向板；17-内尿素入口；18-向下排液口；19-气泡流动方向；20-尿素流动方向。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

实施例1

如图1-图4所示，本发明超声波探头包括探头本体和气泡阻挡支架4，气泡阻挡支架4放置在探头本体的内部，用于阻挡气泡进入进入超声波探头内部。

探头本体包括由超声波发生器安装壳11、外壳12和反射板14构成用于尿素检测的外形为圆柱形的检测腔体3，超声波发生器安装壳11和反射板14分别安装在外壳12的两个端面上。本实施例中，反射板14与外壳12、外壳12与外壳固定板采用焊接连接，外壳固定板与超声波发生器安装壳11通过螺栓连接。

外壳12的底部两侧开设向下排液口18，侧面中部开设有外气泡侧向排出口13，顶部开设有外气泡向上排出口15。超声波发生器安装壳11的另一侧通过螺栓与接线固定支架2固定连接，并在接口处设置有密封圈10。在超声波发生器安装壳11与接线固定支架2之间围成的空间内，安装有NTC电阻和超声波发生器7。接线固定支架2的另一侧加工有通孔，通孔内布置有连接线8，连接线8与超声波发生器7电连接。连接线8外侧设置有连接线保护套9和密封套挤压螺母1。本实施例中超声波发生器7设置有两个，两个超声波发生器7在同一个超声波发生器安装壳11内部左右间隔排布，并各与一组连接线8连接。

探头本体结构可以实现超声波探头的检测工作，为了防止气泡进入检测腔体3的尿素中，本发明另外设置了气泡阻挡支架4。

在本实施例中，气泡阻挡支架4设置在检测腔体3内部，贴紧超声波发生器安装壳11、外壳12和反射板14的内壁安装。外壳12采用金属外壳，可以有效避免气泡阻挡支架4在后期组装和运输过程中发生磕碰损坏开裂及发生移位的风险。如图5-图9所示，气泡阻挡支架4的底部中部设置有内尿素入口17，内尿素入口17位于超声波发生器安装壳11和反射板14之间，可以避免气泡进入后附着在超声波发生器安装壳11或反射板14，便于气泡快速上浮排出；同时，内尿素入口17也位于两个向下排液口18之间，与向下排液口18错位设置。

气泡阻挡支架4的外侧中部向底部方向设置有导向板16，导向板16连通向下排液口18和外气泡侧向排出口13也可连通外气泡排出口15。气泡阻挡支架4的底部、内尿素入口17的外侧四周设置有阻挡部，阻挡部在垂直于导向板16的方向上开设有缺口。缺口与外气泡侧向排出口13连通。如图10所示，检测尿素从外气泡侧向排出口13进入，沿导向板16向下流动，及通过向下排液口18，经过阻挡部的阻挡后，流动方向需要旋转90°，并经过缺口才能进入内尿素入口17，这样可以避免气泡从正向进入超声波工作区。气泡从向下排液口18进入外壳12和气泡阻挡支架4之间的导向板16后，由于其不断上浮的特性，会沿着导向板16向上从外气泡侧向排出口13或外气泡排出口15排出，而不会沿垂直于导向板16的方向，横向移动经过缺口进入内尿素入口17，从而可以避免气泡从正向进入超声波工作区。

金属外壳和气泡阻挡支架4整体呈圆柱形，外气泡侧向排出口13位于金属外壳中部，内尿素入口17位于气泡阻挡支架4底部。尿素只能从金属外壳和气泡阻挡支架4之间的导向板16中由高到低向下流动及通过向下排液口18经过阻挡部的阻挡后，流动方向需要旋转90°并经过缺口进入尿素传感器内部，起到阻隔外部气泡进入进入超声波工作区的效果。

气泡阻挡支架4的顶部设置有导向部5，导向部5的两侧为泡阻挡支架4的内壁构成下大上小的导向结构，导向结构的顶部设置有多个内气泡向上排出口6。外气泡向上排出口15位于导向部5的上方，与内气泡向上排出口6错位设置。上下两排气孔在上下方向无重叠，这样可以避免在尿素箱添加尿素时，气泡从上方直接灌入超声波检测器内部。

气泡阻挡支架4的底部设置有内尿素入口17，外壳12的底部两侧开设向下排液口18，方便超声波探头离开尿素溶液时快速排空，保证探头后期检测的准确性。

实施例2

如图11-图12所示，本实施例与实施例1不同之处在于：探头本体设置有两个，两个探头本体对接安装。对接安装时省去反射板14，采用另一个探头本体的超声波发生器安装壳11作为反射板14。每个探头本体内各设置有一个超声波发生器。两个探头本体共用一个气泡阻挡支架4。

两个探头本体内的超声波发射器发出的超声波在声波运动方向的垂直面的上投影相互独立，不相交，探头接收不到另一探头发出的超声波，探头只对自发超声波的反射波进行数据监测收集。

实施例3

如图13-图14所示，本实施例与实施例1不同之处在于：探头本体设置有两个，两个探头本体对接安装。对接安装时省去反射板14，采用另一个探头本体的超声波发生器安装壳11作为反射板14。每个探头本体内各设置有一个超声波发生器。两个探头本体共用一个气泡阻挡支架4。

两个探头本体内的超声波发射器发出的超声波在声波运动方向的垂直面的上投影相交或重合，探头可接收另一侧探头发出的超声波，探头不只对自发超声波的反射声波进行数据监测收集，还可对另一探头发出的超声波进行数据监测收集。

本发明超声波探头在超声波探头检测工作区与外壳之间设置有气泡阻挡支架，该气泡阻挡支架设置在坚硬外壳的内部，可有效避免气泡阻挡支架在后期组装和运输过程中发生磕碰损坏开裂及发生移位的风险；确保气泡无法进入超声波检测内部，保证超声波传感器检测车用尿素溶度的可靠性，满足环境保护和确保行车安全。

本发明超声波探头在气泡阻挡支架下方设置有内尿素入口，该尿素入口通过与外壳、反射板及超声波发生器安装壳形成保护结构，使得尿素内的气泡无法从下方，前后方向及侧面正向进入尿素检测器内部；根据气泡受浮力向上运动的特点，本结构使尿素只能通过侧边的特定错位开口且横向流入才能进入尿素检测器内部，实现阻挡气泡进入的功能。

本发明超声波探头为解决传感器内部少量气泡进入时方便气泡排出，在气泡阻挡支架上方设置有朝上由大到小的导向结构，在导向结构的最上方设置有多处内气泡向上排出口，引导气泡从气泡阻挡支架上方的排气孔排出，且在外壳最高处设置有多处外气泡向上排出口，引导从气泡阻挡支架上方排出的气泡从外壳上方外气泡向上排出口排出；外壳上方的外气泡向上排出口与气泡阻挡支架上方的内气泡向上排出口错位布置结构，上下两排气孔在上下方向无重叠，使尿素箱在添加尿素时，气泡无法从上方直接灌入超声波检测器内部。

本发明超声波探头可以采用两个超声波探头，该两探头可设置在同一测，也可设置在不同测；通过结构设置双探头可实现对本探头发出的超声波进行自发自收，完成超声波监测数据的收集；也可对另一探头发出的超声波数据进行监测数据收集，可实现两组以上到四组数据的收集分析，可实现多组数据的相互比对及校正功能，提高了尿素溶度检测的准确性和可靠性，以及抗意外干扰性，提高了满足环境保护和确保行车安全可靠性。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种超声波探头，其特征在于：包括探头本体和气泡阻挡支架，探头本体包括检测腔体，检测腔体上设置向下排液口、外气泡侧向排出口和外气泡向上排出口，气泡阻挡支架的外侧设置有导向板，导向板连通向下排液口和外气泡侧向排出口，气泡阻挡支架底部设置有内尿素入口，内尿素入口与向下排液口错位设置，内尿素入口外部设置有阻挡部，阻挡部在垂直于导向板的方向上开设有缺口，缺口与外气泡侧向排出口连通，气泡阻挡支架的顶部设置有下大上小的导向结构，导向结构的顶部设置有多个内气泡向上排出口，内气泡向上排出口与外气泡向上排出口错位设置，外气泡向上排出口位于导向部的上方。

2.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：所述检测腔体包括超声波发生器安装壳、外壳和反射板，外壳的两个端面分别与超声波发生器安装壳和反射板固定连接。

3.根据权利要求2所述的超声波探头，其特征在于：所述向下排液口开设在外壳的底部两侧，外气泡侧向排出口开设在外壳的侧面中部，外气泡向上排出口开设在外壳顶部。

4.根据权利要求2所述的超声波探头，其特征在于：所述内尿素入口位于超声波发生器安装壳和反射板之间。

5.根据权利要求2所述的超声波探头，其特征在于：所述外壳和气泡阻挡支架整体呈圆柱形。

6.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：所述气泡阻挡支架的顶部设置有导向部，导向部由气泡阻挡支架的内壁构成。

7.根据权利要求1所述的超声波探头，其特征在于：所述超声波发生器安装壳与接线固定支架固定连接，超声波发生器安装壳与接线固定支架内部安装有NTC电阻和超声波发生器，超声波发生器与连接线电连接。

8.根据权利要求7所述的超声波探头，其特征在于：所述超声波发生器设置有两个，两个超声波发生器在同一个超声波发生器安装壳内部间隔排布，并各与一组连接线连接。

9.根据权利要求7所述的超声波探头，其特征在于：所述探头本体设置有两个，两个探头本体对接安装，共用一个气泡阻挡支架，每个探头本体内各设置有一个超声波发生器，两个探头本体内的超声波发射器发出的超声波在声波运动方向的垂直面的上投影相互独立。

10.根据权利要求7所述的超声波探头，其特征在于：所述探头本体设置有两个，两个探头本体对接安装，共用一个气泡阻挡支架，每个探头本体内各设置有一个超声波发生器，两个探头本体内的超声波发射器发出的超声波在声波运动方向的垂直面的上投影相交或重合。

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