CN205228546U - 超声波流量计探头 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了超声波流量计探头，包括塑料外壳及晶片组件，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片、金属外壳保护层、粘接层，压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，压电陶瓷晶片连接有用于与外电路连接的引线；将所述晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述塑料外壳与金属外壳保护层构成一封闭的晶片安装腔；以及，在所述晶片安装腔中进一步包括弹性部件，所述弹性部件顶压在压电陶瓷晶片底面，使压电陶瓷晶片与金属外壳保护层密切贴合。本实用新型结构设计合理，有效解决了产品在高温高压下由于结构设计不合理而引起的小流量和中流量下精度达不到国标的问题。

Description

超声波流量计探头

技术领域

本实用新型涉及传感器技术领域，尤其是涉及超声波传感器，具体为超声波流量计探头。

背景技术

超声波流量计探头（简称探头）是目前国际通用的超声波流量计的核心元件，公知技术中，所使用的超声波流量计探头一般由金属外壳、压电陶瓷晶片、基座、连接导线（引线）、焊片组成，压电陶瓷晶片（简称晶片）直接粘贴在金属外壳内，金属外壳后端安装基座，焊片也装在基座上，连接导线将压电陶瓷晶片和焊片进行电连接，焊片用于连接外接电路。上述结构的探头，由于超声波流量计往往用于热流体的流量测量，而使得超声波流量计探头工作环境的温度和压强比较高，甚至温度和压强变化幅度大，而导致探头的结构发生形变,使得晶片与金属外壳分离、松动，甚至从上面脱落，影响探头的性能，产生较大的测量误差，降低了流量计的测量精度和稳定性。

另外，由于上述结构的探头，压电陶瓷晶片与金属外壳没有绝缘，造成线路的抗干扰能力差，容易造成线路不能正常工作，导致探头的性能稳定性差，使用寿命短，降低了流量计整体的稳定性和可靠性，使得计量仪器生产企业使用上述探头生产的流量计时很难达到国家规定的精度要求。

实用新型内容

鉴于以上缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于克服超声波流量计探头结构设计上的缺陷，提供一种性能稳定可靠的超声波流量计探头。

本实用新型的基本思路是，通过至少一具有弹性的结构，将压电陶瓷晶片顶压在金属外壳保护层的内端面上，使得在不同的温度、压力环境以及温度、压力大范围变化时，所述压电陶瓷晶片始终与金属外壳保护层密切贴合，以确保性能的稳定。在本申请中所述的弹性部件、弹性引线均属于具有弹性的结构。

具体地，本实用新型所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：

超声波流量计探头，包括塑料外壳及晶片组件，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片、金属外壳保护层、粘接层，压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，压电陶瓷晶片连接有用于与外电路连接的引线；将所述晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述塑料外壳与金属外壳保护层构成一封闭的晶片安装腔；以及，在所述晶片安装腔中进一步包括弹性部件，所述弹性部件顶压在压电陶瓷晶片底面，使压电陶瓷晶片与金属外壳保护层密切贴合。

优选地，所述金属外壳保护层与压电陶瓷晶片之间还包括一绝缘屏蔽层，所述压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘接在绝缘屏蔽层底面，所述绝缘屏蔽层顶面通过另一粘接层粘接在金属外壳保护层内端面上。

优选地，所述弹性部件为螺旋压缩弹簧、设置在塑料外壳之晶片安装腔的横向弹性支撑、纵向弹性支撑中的至少一种。

超声波流量计探头，包括塑料外壳及晶片组件，塑料外壳上设置有弹性引线，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片、金属外壳保护层、粘接层，压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，将晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述弹性引线顶压在压电陶瓷晶片底面的电极上，使之与金属外壳保护层密切贴合，并实现与所述弹性引线的电连接。

优选地，所述金属外壳保护层与压电陶瓷晶片之间还包括一绝缘屏蔽层，所述压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘接在绝缘屏蔽层底面，所述绝缘屏蔽层顶面通过另一粘接层粘接在金属外壳保护层内端面上。

优选地，所述塑料外壳与金属外壳保护层之间构成一封闭的晶片安装腔，所述压电陶瓷晶片处于所述晶片安装腔中；所述弹性引线的触点位于所述晶片安装腔，并分别顶压在所述压电陶瓷晶片底面的电极上。

优选地，所述金属外壳保护层为下部开口并且边沿外翻的圆筒形，内部形成一空腔，外翻部分形成与侧壁垂直的抵托，圆筒顶部封闭并平整，顶部的内端面用于安装压电陶瓷晶片。

优选地，所述塑料外壳前端凹陷，构成晶片安装腔，所述晶片安装腔侧壁为支撑壁，所述支撑壁外径与金属外壳保护层侧壁所围内径相匹配，使得所述支撑壁能安装到所述外壳保护层侧壁围成的空间中，并且使得支撑壁外侧与外壳保护层侧壁内侧配合紧密；所述支撑壁所围成的内部空间构成晶片安装腔，其深度大于内部所需安装部件厚度之和，所述晶片组件与塑料外壳组装后，所述压电陶瓷晶片处于所述晶片安装腔中；所述支撑壁后端外侧设置有突出支撑壁外侧的台肩，所述台肩的宽度与金属外壳保护层上的抵托宽度相匹配，所述支撑壁前端面外侧与台肩顶面的高度与金属外壳保护层中空腔的深度相匹配；支撑壁后端为封闭的塑料外壳安装部，所述弹性引线固定在塑料外壳中，与所述塑料外壳4构成一个整体。

优选地，所述弹性引线包括实现对所述压电陶瓷晶片施加弹性顶压的第一弹性部，所述第一弹性部位于所述晶片安装腔中；以及，第二弹性部，所述第二弹性部位于塑料外壳后端的外部。

优选地，所述金属外壳保护层为不锈钢外壳保护层；所述粘接层为丙烯酸类树脂材料，绝缘屏蔽层采用PET材料；所述单个粘接层厚度为0.005-0.03mm，所述绝缘屏蔽层2厚度在0.01-0.04mm。

本实用新型结构设计合理，有效解决了产品在高温高压下由于结构设计不合理而引起的小流量和中流量下精度达不到国标的问题。本实用新型结构设计合理，有效解决了结构设计不合理造成外部干扰信号对探头的影响，并且，由于采用了弹性部件，使得晶片能与金属外壳保护层密切贴合，进一步地，使用耐高温的环氧树脂层粘接，使得其能满足高低温工作环境，以及温度的大范围变化，并使晶片更好地粘接在金属外壳保护层上，晶片与金属外壳保护层之间，使用了绝缘屏蔽层，确保了线路的稳定性和屏蔽效果的提升，使探头工作稳定。进一步地，采用弹性引线来同时实现引线和弹性部件，简化了结构。本实用新型性能稳定，在高温下仍然能够稳定工作，方便应用于热流量计。本实用新型还具有，抗干扰能力强；使用食品级塑料外壳和不锈钢的金属外壳保护层，不污染水体，使热水能循环使用，使用寿命长。

附图说明

为了更清楚地描述本实用新型所涉及的相关技术方案，下面将其涉及的附图予以简单说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1本实用新型的结构示意图（剖视图）；

图2压电陶瓷晶片组件的结构示意图（省略剖面线的剖视图）；

图3压电陶瓷晶片结构示意图（省略剖面线的剖视图）；

图4压电陶瓷晶片底面结构示意图；

图5塑料外壳一实施例的结构示意图；

图6塑料外壳一实施例的剖视图（第一弹性引线侧，所述第一弹性引线用于与边沿电极建立电连接）；

图7塑料外壳一实施例的剖视图（第二弹性引线侧，所述第一弹性引线用于与位于晶片中部的第二电极建立电连接）；

图8塑料外壳另一实施例的结构示意图

图9应用图8所述实施例实现的探头结构示意图；

图10塑料外壳再一实施例的结构示意图；

图11本实用新型一实施例的装配分解示意图；

图12本实用新型一实施例的整体外观示意图。

附图标记说明：

金属外壳保护层1，抵托11；绝缘屏蔽层2；压电陶瓷晶片3，压电陶瓷片31，第一电极32，边沿电极33，第二电极34，隔离带35；塑料外壳4，晶片安装腔41，支撑壁42，台肩43；弹性引线5，触点51，第一弹性部52，第二弹性部53，引脚54，横向弹性支撑5a，纵向弹性支撑5b。

具体实施方式

为了便于本领域的技术人员对本实用新型的进一步理解，并清楚地认识本申请所记载的技术方案，完整、充分地公开本实用新型的相关技术内容，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述，显而易见地，所描述的具体实施方式仅仅以列举方式给出了本实用新型的一部分实施例，用于帮助理解本实用新型及其核心思想。

基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，和/或在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，即使对部分的连接关系或结构进行了改变，以及根据本实用新型做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的基础技术方案如下：

本实用新型的基本思路是，在包括塑料外壳、压电陶瓷晶片、金属外壳保护层等组成的超声波流量计探头中，通过具有弹性的结构，将压电陶瓷晶片顶压在金属外壳保护层的内端面上，使得在不同的温度、压力环境以及温度、压力大范围变化时，所述压电陶瓷晶片始终与金属外壳保护层密切贴合，以确保性能的稳定。在本申请中所述的弹性部件、弹性引线均属于具有弹性的结构，其具体技术方案如下：

本实用新型超声波流量计探头包括塑料外壳及晶片组件，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片，金属外壳保护层，粘接层，压电陶瓷晶片顶面（上表面）通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，最后将晶片组件安装在塑料外壳上前端，压电陶瓷晶片连接有用于与外电路连接的引线；弹性部件顶压在压电陶瓷晶片底面（下表面），使之与金属外壳保护层密切贴合。

作为本实用新型的另一种技术方案，其包括塑料外壳及晶片组件，塑料外壳内部设置有弹性引线，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片，金属外壳保护层，粘接层，压电陶瓷晶片顶面（上表面）通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，最后将晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述弹性引线顶压在压电陶瓷晶片底面（下表面）的电极上，使之与金属外壳保护层密切贴合，并实现与所述弹性引线的电连接。

下面以举例的方式给出本实用新型的具体实现和应用的部分实例：

参见图1所示，超声波流量计探头包括晶片组件、塑料外壳4，以及设置并纵向贯穿整个塑料外壳4的弹性引线5等。

所述晶片组件包括金属外壳保护层1，绝缘屏蔽层2，压电陶瓷晶片3等。结合图2所示，所述金属外壳保护层1为下部开口并且边沿外翻的圆筒形（可理解为倒扣的盆形），内部形成一空腔，外翻部分形成与侧壁垂直的抵托11，用于与塑料外壳4上的台肩43贴合，圆筒顶部封闭并平整，顶部内侧的表面（内端面）用于安装压电陶瓷晶片3，对应的外侧表面（外端面）一般与被检测的介质接触，从而使得金属外壳保护层1整体纵向剖面呈顶部平整的“Ω”形。

压电陶瓷晶片3顶面（顶部平面）上用粘接层（图中未绘出）粘贴绝缘屏蔽层2的底面，然后再用粘接层（图中未绘出）将绝缘屏蔽层顶面粘贴在金属外壳保护层1内端面（也就是金属外壳保护层1顶部的内表面）上，依次形成金属外壳保护层1、粘接层、绝缘屏蔽层2、粘接层、压电陶瓷晶片3的顺序排列，并且相邻部分彼此粘接。通过在压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1之间设置有绝缘屏蔽层2，可以增强屏蔽效果，有效避免因金属外壳保护层1的导电性对探头线路的稳定性和探头整体性能稳定性的影响。

当然，上述晶片组件中也可以不使用绝缘屏蔽层2，将压电陶瓷晶片3通过粘接层直接粘接在金属外壳保护层1上（此时，只需要一个粘接层进行粘接），当然，这样，对于线路的稳定性和屏蔽效果的有一定的负面影响，但是，如果选用适当的具有良好绝缘效果的粘接层，同时实现绝缘屏蔽层和粘接层的作用。

所述粘接层为动态粘接层，其在与被粘接物剥离后，能在受压时再次与被粘接物进行粘接，也就是说其具有多次的反复粘接特性。采用上述动态粘接层结构，当探头处于高温、高压或温度、压力大幅变化的环境时，因形变量的差异，可能导致压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1出现分离，但是，由于采用了动态粘接层，压电陶瓷晶片3在压力作用下（具有弹性的结构提供压力）再次与金属外壳保护层1密切贴合并粘接，从而确保探头整体性能的稳定。当然，如果不采用动态粘接层，如果压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1出现分离，压电陶瓷晶片3在压力作用下（具有弹性的结构提供压力）仍然能与金属外壳保护层1密切贴合，但是可能不会被再次粘接，从而一定程度上影响探头的性能，此外如果二者的粘接过于牢固，当压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1因温度或压力的因素形变量差异大时，导致压电陶瓷晶片3破裂，降低其使用寿命。作为一种优选的技术方案，所述的所述动态粘接层由丙烯酸类树脂材料构成。此外，作为另一种改进，所述的粘接层可以采用柔性粘接层，和/或采用柔性绝缘屏蔽层2，也可以在一定程度上避免压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1的剥离问题。

所述单个粘接层厚度为0.005-0.03mm，所述绝缘屏蔽层2厚度在0.01-0.04mm。

具体应用中，所述金属外壳保护层1采用不锈钢材质制成，即为不锈钢外壳保护层。所述塑料外壳4采用食品级塑料制成，即为食品级塑料外壳。绝缘屏蔽层2在不锈钢外壳保护层1和压电陶瓷晶片3之间做绝缘，避免外界干扰信号对压电陶瓷晶片的影响。粘接层为丙烯酸类树脂材料，绝缘屏蔽层采用PET材料。

一般地，作为超声波流量计探头的压电陶瓷晶片3的正负电极分布在两侧的平面上（图1、2、3中压电陶瓷晶片3的上下表面，也即压电陶瓷晶片3的顶面和底面），由于所述压电陶瓷晶片3顶面直接粘接在金属外壳保护层1或绝缘屏蔽层2，其顶面的电极（第一电极32）需要单独引出以方便引线连接，当然，也可以直接将引线焊接在压电陶瓷晶片3顶面的第一电极32上，但是对其电气性能和探头的整体灵敏度具有一定的负面影响，而且也不便于制造组装。作为一种优选的技术方案，使得压电陶瓷晶片3可以方便地进行引线的连接。结合图3、4所示，所述压电陶瓷晶片3包括压电陶瓷片31、第一电极32、边沿电极33、第二电极34，隔离带35，第一电极32完整覆盖在压电陶瓷片31的上表面上整体构成压电陶瓷晶片3的顶面。第二电极34覆盖在压电陶瓷片31下表面的中部，第二电极34外部环绕绝缘的隔离带35（由于压电陶瓷本身属于绝缘体，因此，只要不在所述位置覆盖导电材料即可构成所述隔离带35），在所述隔离带35外部（也就是压电陶瓷片31下表面的外沿）环绕边沿电极33，所述边沿电极33、第二电极34、隔离带35构成了压电陶瓷晶片3的底面。所述边沿电极33与第一电极32通过压电陶瓷片31侧面的导体电连接，使得边沿电极33与第一电极32等电位，使用时，引线通过连接边沿电极33实现对第一电极32的连接。通过所述技术方案，实现将连接压电陶瓷晶片3连接的所有引线都设置在其底面，以便于组装和制造。所述的第一电极32、边沿电极33、第二电极34使用导电材料制成，例如将金、银等采用沉淀、镀或丝印并烧结的方式设置而成。

图5-7提供了一种塑料外壳4及弹性引线5（具有弹性的结构）的实施例，所述弹性引线5纵向并贯穿整个塑料外壳4与所述塑料外壳4构成一个整体。

在本实施例中塑料外壳4顶端（前端）凹陷，构成晶片安装腔41，底端（后端）为安装部。具体地，塑料外壳4顶端（前端）设置支撑壁42，所述支撑壁42环绕与塑料外壳4安装部围成底部封闭的晶片安装腔41，所述支撑壁42外径与金属外壳保护层1侧壁所围内径（也就是金属外壳保护层1内顶面的直径）相匹配（所述以所述部件横截面为圆形时的情况，如果横截面是矩形或其他形状，二者在形状和尺寸上都必需先匹配，但是在实践中，一般都横截面为圆形），使得所述支撑壁42能安装到所述外壳保护层1侧壁围成的空间中，并且使得支撑壁42外侧与外壳保护层1侧壁内侧配合紧密；所述支撑壁42所围成的内部空间构成晶片安装腔41，其深度大于压电陶瓷晶片3、绝缘屏蔽层2、粘接层厚度之和，当晶片组件与塑料外壳4组装后，所述压电陶瓷晶片3处于所述晶片安装腔41中。所述支撑壁42后端的外侧设置有突出支撑壁42外侧的台肩43，所述台肩43的宽度与金属外壳保护层1上的抵托11宽度相匹配，所述支撑壁42前端面（即前端边缘所在面）外侧与台肩43顶面（图5中的上表面）的高度与金属外壳保护层1中空腔的深度相匹配。在支撑壁42后端为封闭的塑料外壳4安装部，用于本实用新型整体的安装固定等，所述安装部的形状根据应用场景的需要进行设计。所述塑料外壳4采用食品级塑料注塑成型，所述弹性引线5在注塑成型时一并固定在塑料外壳4中，与所述塑料外壳4构成一个整体。

所述弹性引线5纵向并贯穿整个塑料外壳4，所述弹性引线5为具导电性能的弹性材料构成的部件。所述弹性引线5分别包括与压电陶瓷晶片3正负极进行电连接的正负极弹性引线，共计2根，其从前到后依次设置有触点51、第一弹性部52、第二弹性部53，最后端为自由端，自由端用于与外电路连接。所述弹性引线5采用具有弹性的金属片或金属丝，尤其是金属弹簧片，优选地，使用铜镍锌合金材料弹簧片。第一弹性部52、第二弹性部53可以采用将金属片或金属丝经过折弯构成具有弹性的弯曲部，或盘旋成螺旋状的弹性螺旋部。所述触点51位于弹性引线5的顶端，和第一弹性部52一起位于塑料外壳4的晶片安装腔41中，所述触点51通过第一弹性部52的弯曲部或螺旋部定位于能够与组装后压电陶瓷晶片3电极的位置相对应，并能分别顶压在对应的电极上。例如采用图3-4所示结构压电陶瓷晶片3时，所述两根弹性引线5上的触点51，一个位于晶片安装腔41的边缘用于与边沿电极33接触并顶压（如图6所示的弹性引线5，即第一弹性引线侧，所述第一弹性引线用于与边沿电极建立电连接），一个位于晶片安装腔41的中部用于与第二电极34接触并顶压（如图7所示的弹性引线5，即第二弹性引线侧，所述第一弹性引线用于与位于晶片中部的第二电极建立电连接），触点51通过第一弹性部52实现对压电陶瓷晶片3施加向上的压力，确保压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1的密切贴合，还实现了与弹性引线5的可靠电连接，极其方便于探头的组装。为了使得两弹性引线5通过触点51对所述压电陶瓷晶片3压力的分别均匀，位于中部的触点51最好尽可能向边缘偏移（如图7所示），并且与另一触点51相对设置（基本对称），这样，两个触点51对压电陶瓷晶片3的压力分布在压电陶瓷晶片3左右（以图1-3所示方向为基础的表述），实现了其受力的均衡性，确保定位效果。

所述的第二弹性部53位于塑料外壳4后端的外部，为探头整体与外电路的电路板等部件之间提供弹性活动范围，一是便于安装，二是，由于探头工作时会承受高压，可能发生位置便宜，通过第二弹性部53有助于外电路或部件的保护，同时也可以保护探头本身，还可在压力减小后使得探头回复原位。当然，所述弹性引线5也可不设置第二弹性部53，而只设置第一弹性部52。

采用所述实施例，弹性引线5同时具备引线和对压电陶瓷晶片3的顶压作用，从而使得压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1密切贴合，以及二者始终被粘接层粘接形成整体，保障其性能，而且简化了结构，降低了成本。同时，克服了如果采用硬质材料直接顶压对压电陶瓷晶片3底面，由于其在受力时无法实现对压电陶瓷晶片3的缓冲，从而导致所述晶片损坏。在所述弹性引线5采用铜镍锌合金材料制作。

所述弹性引线5还可以只采用一弹性引线，另一引线采用现有技术所使用的引线实现。

所述弹性引线5还可以采用导电性能优越的螺旋压缩弹簧（如铜质或其合金材料的弹簧）来替代，所述作为弹性引线的螺旋压缩弹簧可以采用如下方式进行设置：所述螺旋压缩弹簧直径小于第二电极34的外径，并设置在塑料外壳4内晶片安装腔41的中部，所述弹簧的中轴线与所述晶片安装腔41纵向轴线共线，所述螺旋压缩弹簧顶压在所述第二电极34上与之建立电连接，所述螺旋压缩弹簧作为连接第二电极34的引线，并引出至塑料外壳4外；和/或，所述螺旋压缩弹簧直径小于外沿电极33的外径，大于外沿电极33的内径，并设置在塑料外壳4内晶片安装腔41的中部，所述弹簧的中轴线与所述晶片安装腔41纵向轴线共线，所述螺旋压缩弹簧顶压在所述外沿电极33上，所述螺旋压缩弹簧作为连接外沿电极33的引线，并引出至塑料外壳4外。如果只采用一个螺旋压缩弹簧作为弹性引线的情况下，另一电极采用导线焊接的方式作为引线引出至塑料外壳4外。所述螺旋压缩弹簧也可采用注塑方式与所述塑料外壳4构成一个整体，以便于装备。采用所述实施例，同样可以实现利用螺旋压缩弹簧同时具备引线和对压电陶瓷晶片3的顶压作用，从而使得压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1密切贴合和防止晶片的损坏，以及二者始终被粘接层粘接形成整体，保障其性能的稳定和使用寿命的延长。

上述所述晶片组件再装配在塑料外壳4上构成本实用新型。图11-12提供了基于上述图1-7给出的技术方案的装配分解和外观图。

如果图11-12所示，装配时，直接将晶片组件的开口扣压在塑料外壳4顶部即可，并使得所述金属外壳保护层1内顶面与支撑壁42前端面贴合，所述抵托11与台肩43密切贴合，所述金属外壳保护层1侧面内侧与支撑壁42外侧密切贴合，所述金属外壳保护层1将塑料外壳4上的晶片安装腔41前端封闭，共同形成一个封闭的空间，使得安装在其中的压电陶瓷晶片3得以有效保护。

采用将不锈钢的金属外壳保护层1直接安装在食品级的塑料外壳4上,利用盆状不锈钢外壳金属外壳保护层1解决了压电陶瓷晶片承受液压冲击能力的问题。所述的塑料外壳4采用食品级塑料外壳，以保证塑料材料在高温下不水解，不污染热水或其他拟测介质，从而有效减小污染，保证热水或其他拟测介质循环使用。

压电陶瓷晶片3是通过弹性引线5施加一定的内部缓冲力，来保护压电陶瓷晶片不受损伤。本实用新型结构设计合理，有效解决了探头在高温高压下性能不佳的问题。本实用新型性能稳定，在高温下仍然能够达到精度比较高，方便应用于热流量计。采用不锈钢金属外壳保护层1，主要是使外部作用力不直接作用于陶瓷片（因为压电陶瓷晶片3是脆性材料，对内部的压电陶瓷晶片3有一定的缓冲作用，能确保陶瓷片不损坏。不锈钢金属外壳保护层1是弹性的，能够确保在高压下工作，不锈钢保护层受环境影响小，能承受一定的弱酸弱碱环境）。

上述使用的食品级的塑料外壳4、绝缘屏蔽层2以及粘接层都能承受高温。绝缘屏蔽层采用PET材料，食品级的塑料外壳是巴斯夫的PEI材料(ultrasonE2010G6)或PET材料制成,粘接层为丙烯酸类树脂材料，其性能类似于常用的双面胶材料。上述材料的粘接层在高温下不脱胶，即使脱胶后，也只要有一个很小的压力，它就能恢复粘力，再次实现粘接。

此外，上述的塑料外壳4以及弹性部件（具有弹性的结构）还可以采用以下实施例来实现并替代。所述弹性部件不作为压电陶瓷晶片3的引线，而只是实现对压电陶瓷晶片3的弹性顶压，确保本实用新型性能的稳定和使用寿命的延长。

本实施例中，弹性部件为横向弹性支撑5a，如图8-9所示，图中给出了在塑料外壳4的支撑壁42内壁，朝向晶片安装腔41内横向设置有用于支撑和顶压住压电陶瓷晶片3的横向弹性支撑5a，当晶片组件安装到塑料外壳4上时，压电陶瓷晶片3底面边缘被横向弹性支撑5a向上顶压并被固定，由于其为弹性结构，可以起到压电陶瓷晶片3的固定和顶压作用，从而使得压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1密切贴合和防止晶片的损坏，以及二者始终被粘接层粘接形成整体，保障其性能的稳定和使用寿命的延长。所示的横向弹性支撑5a可以采用沿着整个支撑壁42内壁的环状结构，或分布支撑壁42内壁上的多个支撑突起。所述的横向弹性支撑5a可以是采用水平或略向上或向下倾斜（以图中所绘方向为参照）的结构。

图10给出了弹性部件为纵向弹性支撑5a，如图所示，在在塑料外壳4内晶片安装腔41底部朝上纵向设置有用于支撑和顶压住压电陶瓷晶片3的纵向弹性支撑5b，当晶片组件安装到塑料外壳4上时，压电陶瓷晶片3底面被横向弹性支撑5b向上顶压并被固定，由于其为弹性结构，可以起到压电陶瓷晶片3的固定和顶压作用，从而使得压电陶瓷晶片3与金属外壳保护层1密切贴合和防止晶片的损坏，以及二者始终被粘接层粘接形成整体，保障其性能的稳定和使用寿命的延长。所示的纵向弹性支撑5b可以采用沿着整个支撑壁42方向的环状结构，或分布的多个支撑突起。所述的纵向弹性支撑5b采用倾斜向上（以图中所绘方向为参照）的结构。

还可采用至少一螺旋压缩弹簧直接顶压在压电陶瓷晶片3上，其技术方案类似于前述螺旋压缩弹簧作为弹性引线5的实施例，只是，本实施例螺旋压缩弹簧不起引线的作用，所述引线采用现有方式引出至塑料外壳4以外。

上述实施例的弹性部件以塑料外壳4为支撑而设置。前述的弹性部件还可以采用绝缘方式直接设置在金属外壳保护层1内，或者以金属外壳保护层1为支撑另行设置，具体实现方式类似上述实施例。同时，上述实施例的弹性部件可以是一种或者多种方式的组合来实现。

由于上述实施例中，弹性部件主要起到对压电陶瓷晶片3的顶压，而没有起到引线使用，用于实现压电陶瓷晶片3与外电路连接的引线可以采用现有技术中或本申请其他部分实施例的引线结构来实现，在此不在赘述。

此外，需要说明的是，前述的晶片安装腔是设置在塑料外壳4上，并通过金属外壳保护层1与所述塑料外壳4组装后形成封闭的腔体，上述结构性能优越。当然，作为另一种实施例，也可以无需在塑料外壳4上设置晶片安装腔，而直接以倒扣的盆状金属外壳保护层1中的空腔构成晶片安装腔，直接将晶片组件（如图2所示的结构，相关说明如前）密切贴合固定在前端（顶端）平整的塑料外壳上，这种方案结构简单，在工艺满足要求的情况下仍然能达到上述性能。

显然，上述的各个部分实施例的技术方案可以相互进行适应性重组，从而形成不同的实施例，由于所述组合是显而易见的，因此，本申请文件中不在予以赘述。

说明书和权利要求中出现“第一”、“第二”等等用语，则是用于相似要素之间的区别，并不必然用于描述特别连续或按时间排列的顺序。应当理解，在合适环境下，这样使用的术语是可以互换的，以致文中描述的本实用新型实施例能够以与在此描述或说明的那些顺序不同的顺序操作。此外，术语“包含”、“包括”、“具有”及其任意变形，用来涵盖非排他性的包含，这样包含一系列要素的一物件或装置不一定仅限制于那些要素，而是可包含没有特别列出的物件或装置所固有的其它要素。

说明书和权利要求中出现“前”、“后”、“顶”、“底”、“上”、“下”等等用语，则是用于描述的目的，并不一定用于描述固定的相对位置。应当理解，在合适环境下，这样使用的术语是可以互换的，以致在此描述的本实用新型实施例能够以与这里示意或描述的方位不同的其它方位进行操作。

以上对本实用新型实施例所提供的超声波流量计探头，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (11)

1.超声波流量计探头，包括塑料外壳及晶片组件，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片、金属外壳保护层、粘接层，压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，压电陶瓷晶片连接有用于与外电路连接的引线；其特征在于，将所述晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述塑料外壳与金属外壳保护层构成一封闭的晶片安装腔；以及，在所述晶片安装腔中进一步包括弹性部件，所述弹性部件顶压在压电陶瓷晶片底面，使压电陶瓷晶片与金属外壳保护层密切贴合。

2.如权利要求1所述的探头，其特征在于，所述金属外壳保护层与压电陶瓷晶片之间还包括一绝缘屏蔽层，所述压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘接在绝缘屏蔽层底面，所述绝缘屏蔽层顶面通过另一粘接层粘接在金属外壳保护层内端面上。

3.如权利要求1或2所述的探头，其特征在于，所述弹性部件为螺旋压缩弹簧、设置在塑料外壳之晶片安装腔的横向弹性支撑、纵向弹性支撑中的至少一种。

4.超声波流量计探头，包括塑料外壳及晶片组件，塑料外壳上设置有弹性引线，所述晶片组件包括压电陶瓷晶片、金属外壳保护层、粘接层，压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘贴在金属外壳保护层内端面上，其特征在于，将晶片组件安装在塑料外壳上前端，所述弹性引线顶压在压电陶瓷晶片底面的电极上，使之与金属外壳保护层密切贴合，并实现与所述弹性引线的电连接。

5.如权利要求4所述的探头，其特征在于，其特征在于，所述金属外壳保护层与压电陶瓷晶片之间还包括一绝缘屏蔽层，所述压电陶瓷晶片顶面通过粘接层粘接在绝缘屏蔽层底面，所述绝缘屏蔽层顶面通过另一粘接层粘接在金属外壳保护层内端面上。

6.如权利要求4所述的探头，其特征在于，所述塑料外壳与金属外壳保护层之间构成一封闭的晶片安装腔，所述压电陶瓷晶片处于所述晶片安装腔中；所述弹性引线的触点位于所述晶片安装腔，并分别顶压在所述压电陶瓷晶片底面的电极上。

7.如权利要求6所述的探头，其特征在于，所述金属外壳保护层为下部开口并且边沿外翻的圆筒形，内部形成一空腔，外翻部分形成与侧壁垂直的抵托，圆筒顶部封闭并平整，顶部的内端面用于安装压电陶瓷晶片。

8.如权利要求6所述的探头，其特征在于，所述塑料外壳前端凹陷，构成晶片安装腔，所述晶片安装腔侧壁为支撑壁，所述支撑壁外径与金属外壳保护层侧壁所围内径相匹配，使得所述支撑壁能安装到所述外壳保护层侧壁围成的空间中，并且使得支撑壁外侧与外壳保护层侧壁内侧配合紧密；所述支撑壁所围成的内部空间构成晶片安装腔，其深度大于内部所需安装部件厚度之和，所述晶片组件与塑料外壳组装后，所述压电陶瓷晶片处于所述晶片安装腔中；所述支撑壁后端外侧设置有突出支撑壁外侧的台肩，所述台肩的宽度与金属外壳保护层上的抵托宽度相匹配，所述支撑壁前端面外侧与台肩顶面的高度与金属外壳保护层中空腔的深度相匹配；支撑壁后端为封闭的塑料外壳安装部，所述弹性引线固定在塑料外壳中，与所述塑料外壳构成一个整体。

9.如权利要求8所述的探头，其特征在于，所述弹性引线包括实现对所述压电陶瓷晶片施加弹性顶压的第一弹性部，所述第一弹性部位于所述晶片安装腔中；以及，第二弹性部，所述第二弹性部位于塑料外壳后端的外部。

10.如权利要求4-8任一项所述的探头，其特征在于，所述金属外壳保护层为不锈钢外壳保护层；所述粘接层为丙烯酸类树脂材料；所述单个粘接层厚度为0.005-0.03mm。

11.如权利要求5所述的探头，其特征在于，所述金属外壳保护层为不锈钢外壳保护层；所述粘接层为丙烯酸类树脂材料，绝缘屏蔽层采用PET材料；所述单个粘接层厚度为0.005-0.03mm，所述绝缘屏蔽层厚度在0.01-0.04mm。