CN204027616U - 一种超声波热量表换能器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及超声波计量仪表技术领域，尤其是一种用于提高超声波热量表测量准确度及稳定性的超声波热量表换能器。其包括金属外壳、压电陶瓷片、导电电极、黄铜片、背衬吸声材料和卡簧；金属外壳涂有电磁屏蔽材料，可避免换能器在使用过程中受外界噪音的干扰，提高其信噪比；采用导电胶将压电陶瓷的负极与金属外壳连接在一起，并将外壳作为大面积接地极，有效提高电磁兼容性能；压电陶瓷的正极采用导电电极引出，便于换能器与外界激励电路的连接和安装；设置黄铜片和卡簧固定背衬吸声材料，这种一体式设计不仅提高换能器结构上的稳定性，而且提高换能器灵敏度、分辨率，进而提高超声波热量表测量的准确度与稳定性。

Description

一种超声波热量表换能器

技术领域

本实用新型涉及超声波计量仪表技术领域，尤其是一种用于提高超声波热量表测量准确度及稳定性的超声波热量表换能器。

背景技术

超声波热量表主要由超声流量传感器、配对温度传感器和积算仪三部分组成。其中流量测量部分是应用一对超声波换能器相互交替收发超声波，通过测量超声波在介质中的顺流和逆流传播时间差来间接测量流体的流速，再通过流速来计算流量的一种间接测量方法。因此，换能器性能的好坏直接影响到流量的测量精度，进而影响到热量表的计量精度。而由于国内材料科学及基础工业与国外存在的一定的差距，目前大部分国产热量表所用的换能器性能较差，致使超声波热量表长期使用的稳定性、可靠性和精度性等不能满足超声波热量表的发展需求。

发明内容

为了解决现有热量表换能器技术的不足，本实用新型提供一种超声波热量表换能器，该换能器抗结垢，抗撞击，耐压，耐高温，提高了换能器长期使用的稳定性、可靠性和精度性。

本实用新型为解决其技术问题所采用的技术方案是：一种超声波热量表换能器，包括金属外壳、压电陶瓷片、导电电极、黄铜片、背衬吸声材料、卡簧；该换能器的结构是一体式的，外壳为金属外壳，金属外壳由钨青铜合金制成，换能器整个内壳为上下通透；

换能器的整个金属外壳为凸台圆柱体，它分为上下两个部分：上部分为开放的圆柱体，其外形制成外螺纹和卡口形状，用于安装时支撑和固定整个壳体；下部分为封闭圆柱体，其凸出面作为声波辐射面；换能器采用金属外壳一方面可以保护压电元件，另一方面其机械性能好，耐腐蚀；

在金属外壳的表面喷涂电磁屏蔽材料，避免换能器在使用过程中受到外界噪音的干扰，提高换能器的信噪比；

壳体内部为两个相同直径的空间，其中，下面的空间安装压电陶瓷片和背衬吸声材料，上面的空间安装黄铜片和卡簧，整个壳体内上下通透，分别安装不同的部件；

导电电极有两部分，突出的长方形引线部分和金属圆片部分；导电电极的金属圆片部分直径与压电陶瓷片的直径一样；导电电极有一定的韧性，其突出的长方形引线部分能与金属圆片部分弯曲成90度夹角，且该部分要包裹一层绝缘材料使其与金属外壳相绝缘；长方形引线部分便于换能器与外界激励电路的连接和安装；

压电陶瓷片的一面通过导电电极的长方形引线部分引出来；背衬吸声材料安装在导电电极的上面，导电电极的长方形引线部分从背衬吸声材料的缺口处引出来，即换能器的正电极从壳体内壁一侧引出；

通过耐高温导电胶粘合实现压电陶瓷片的另一面与金属外壳的电连接，并将外壳作为大面积接地极，有效提高电磁兼容性能；

背衬吸声材料为聚氨酯橡胶制成的块状，以此能增加换能器的机械阻尼、扩展带宽、减小波形失真，提高分辨率；

在金属外壳接近底部处设置一个与卡簧相匹配的凹槽，以放置卡簧；

设置相匹配的铜片和卡簧来固定背衬吸声材料，以提高换能器结构上的稳定性，提高换能器的灵敏度、分辨率，进而提高超声波热量表测量的准确度与稳定性；

本实用新型的超声波热量表换能器与超声波热量表的管段是相匹配的。

本实用新型的有益效果是，本实用新型的超声波热量表换能器，外壳由金属构成，整体无脱落部件，其底部可以相应增厚，抗结垢，抗撞击，耐压，耐高温，安装方便，延长换能器的使用寿命；金属外壳涂一层电磁屏蔽材料，可以避免换能器在使用过程中受到外界噪音的干扰，提高换能器的信噪比；采用导电胶将压电陶瓷的负极与金属外壳连接在一起，并将外壳作为大面积接地极，有效提高电磁兼容性能；圆形压电陶瓷的正极采用导电电极的长方形引线部分引出，便于换能器与外界激励电路的连接；设置相匹配的铜片和卡簧来固定背衬吸声材料，这种一体式设计不仅提高了换能器结构上的稳定性，而且提高了换能器的灵敏度、分辨率，进而提高了超声波热量表测量的准确度与稳定性。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1为超声波热量表换能器结构示意图。

图2为超声波热量表换能器立体图。

图3为超声波热量表换能器剖面示意图。

图4为导电电极的结构示意图。

图5为背衬吸声材料的结构示意图。

图6为黄铜片的结构示意图。

图7为卡簧的结构示意图。

图中1.导电电极，2.绝缘塑料，3.卡簧，4.黄铜片，5金属外壳，6、背衬吸声材料，7.压电陶瓷片，8.凹槽。

具体实施方式

参照附图，一种超声波热量表换能器，导电电极1、绝缘塑料2、卡簧3、黄铜片4、金属外壳5、背衬吸声材料6、压电陶瓷片7和凹槽8；该换能器的结构是一体式的。

换能器的金属外壳为5凸台圆柱体，它分为上下两个部分，上部分为开放的圆柱体，其外形制成外螺纹和卡口形状，用于安装时支撑和固定整个壳体；下部为封闭圆柱体，其凸出面作为声波辐射面。

在金属外壳的表面喷涂电磁屏蔽材料，避免换能器在使用过程中受到外界噪音的干扰，提高换能器的信噪比。

壳体内部为两个相同直径的空间，其中，下面的空间安装压电陶瓷片7、导电电极1和背衬吸声材料6，而上面的空间安装黄铜片4和卡簧3，整个壳体内上下通透。

导电电极有两部分，突出的长方形引线部分和金属圆片部分；导电电极1的金属圆片部分直径与压电陶瓷片7的直径一样；导电电极1有一定的韧性，其突出的长方形引线部分能与金属圆片部分弯曲成90度夹角，且该部分要包裹一层绝缘材料2使其与金属外壳5相绝缘。

压电陶瓷片7的一面通过导电电极1引出来。背衬吸声材料6安装在导电电极1的上面，导电电极的引线部分从背衬吸声材料6的缺口处引出来，即换能器的正电极从壳体内壁一侧引出。

通过耐高温导电胶粘合实现压电陶瓷片7的负极与金属外壳的电连接，并将外壳作为大面积接地极，有效提高电磁兼容性能。

在金属外壳接近底部处设置一个与卡簧相匹配的凹槽8，以放置卡簧3。

设置相匹配的铜片和卡簧3来固定聚氨酯橡胶块，以提高换能器结构上的稳定性。

本实用新型的超声波热量表换能器与超声波热量表的管段是相匹配的。其工作原理是：

在超声波热量表的管段上安装一对换能器，一端的换能器发出超声波，另一端的换能器接收信息，当超声波在流体中传播时，声波传送速度信息将加载上流体的速度信息，因为这两种信号的叠加，就使声波在顺流和逆流时的传播速度不相等，因此通过测量这两种不同的速度信息，经过计算可得出流体的流速，然后再换算成流量，从而实现了流量的测量。

Claims (9)

1.一种超声波热量表换能器，包括金属外壳、压电陶瓷片、导电电极、黄铜片、背衬吸声材料和卡簧；其特征在于，该换能器为一体式结构，外壳为金属外壳，换能器整个内壳为上下通透；

金属外壳为凸台圆柱体，换能器的整体分为上下两个部分，上部分为开放的圆柱体，其外形制成外螺纹和卡口形状，下部分为封闭圆柱体，凸出面为声波辐射面； 

换能器壳体内部为上下两个相同直径的空间，下面的空间安装压电陶瓷片和填充背衬吸声材料，上面的空间安装黄铜片和卡簧；导电电极的金属圆片部分直径与压电陶瓷片的直径一样；背衬吸声材料安装在导电电极的上面。

2.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，导电电极有两部分，长方形引线部分和金属圆片部分。

3.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，压电陶瓷片的一面通过导电电极引出来，导电电极的长方形引线部分从背衬吸声材料的缺口处引出来。

4.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，压电陶瓷片另一面和金属外壳通过耐高温导电胶粘合电连接，并将外壳作为大面积接地极。

5.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，导电电极长方形引线部分外面包裹一层绝缘材料，使其与金属外壳相绝缘。

6.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，在金属外壳接近底部处设置一个与卡簧相匹配的凹槽，设置相匹配的金属铜片和卡簧对背衬吸声材料进行固定，卡簧正好可卡在换能器内壁的小凹槽里。

7.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，金属外壳为钨青铜合金外壳。

8.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，在金属外壳的表面喷涂电磁屏蔽材料。

9.根据权利要求1所述的超声波热量表换能器，其特征在于，背衬吸声材料为聚氨酯橡胶制成的块状物。